python中怎么使用JsonSchema庫驗證JSON數據結構

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簡單實例

有一個簡單的json數據, 根據json數據格式編寫jsonschema, 然后校驗json數據每個字段是否是規定類型。

import jsonschema
json_data = [
{
　　'pm10': 24,
　　'city': '珠海',
　　'time': '2016-10-23 13:00:00'
},
{
　　'pm10': 24,
　　'city': '深圳',
　　'time': '2016-10-21 13:00:00'
},
{
　　'pm10': '21',
　　'city': '廣州',
　　'time': '2016-10-23 13:00:00'
}
]
json_schema = {
　　'type': 'array',
　　'items': {
　　　　'type': 'object',
　　　　'properties': {
　　　　　　'pm10': {
　　　　　　　　'type': 'number',
　　　　　　},
　　　　　　'city': {
　　　　　　　　'type': 'string',
　　　　　　　　'enum': ['珠海', '深圳']
　　　　　　},
　　　　　　'time': {
　　　　　　　　'type': 'string'
　　　　　　}
　　　　}
　　}
}
try:
　　jsonschema.validate(json_data, json_schema)
except jsonschema.ValidationError as ex:
　　msg = ex
　　print(ex)

type關鍵字

type關鍵字是json模式的基礎, 指定架構的數據類型。JSON Schema的核心定義了以下基本類型:

• string

• Numeric types

• object

• array

• boolean

• null

這些類型在Python中對應的類型如下, 下表將JavaScript類型的名稱映射到Python的相關類型:

type關鍵字可以是一個字符串或數組:

• 如果它是一個字符串, 那么它是上面一個基本能類型的名稱

• 如果它是一個數組, 它必須是一個字符串數組, 其中每個字符串是其中一個基本類型的名稱, 每個元素都是唯一的。在這種情況下, 如果json代碼段與任何給定類型匹配,則改代碼段有效。

以下做個type關鍵字的簡單示例:

{“type”: “number”}

定義某個字段類型是number, 如果是 40, 43.0這樣是校驗通過的如果是”43”, 包含數字的字符串這樣是無法校驗通過的.

{“type”: [“number”, ‘string’]}

定義某個字段類型是number或string中一種如果是43, 或者 “我和你” 這樣是校驗通過的如果是[43, “我和你”], 這樣是不通過的, 因為不接受結構化數據類型。

object關鍵字

在Python中, 對象對應的類型是dict類型。

屬性 properties

使用properties關鍵字定義對象上的屬性(鍵值對)。例如, 我們要為由數字, 街道名稱和街道類型組成的地址定義一個簡單的模式

{
　　“type” ： “object” ，
　　“properties” ： {
　　　　“number” ： { “type” ： “number” }，
　　　　“street_name” ： { “type” ： “string” }，
　　　　“street_type” ： {
　　　　　　　　 “type” ： “string” ，
　　　　　　　　　“enum” ： [ “Street” ， “Avenue” ， “Boulevard” ]
　　　　}
　　}
}

必需屬性

默認情況下，properties不需要由關鍵字定義的屬性。但是，可以使用required關鍵字提供所需屬性的列表。

required關鍵字接受一個或多個字符串的數組。每個字符串必須是唯一的。

在以下定義用戶記錄的示例模式中，我們要求每個用戶都有一個名稱和電子郵件地址，但我們不介意他們是否提供了他們的地址或電話號碼：

{
　　“type” ： “object” ，
　　“properties” ： {
　　　　“name” ： { “type” ： “string” }，
　　　　“email” ： { “type” ： “string” }，
　　　　“address” ： { “type” ： “string” }，
　　　　“telephone” ： { “type” ： “string” }
　　}，
　　“required” ： [ “name” ， “email”]
}

大小

可以使用minProperties和maxProperties關鍵字限制對象上的屬性數 。這些中的每一個都必須是非負整數。

{
　　“type” ： “object” ，
　　“minProperties” ： 2 ，
　　“maxProperties” ： 3
}

數組屬性

數組用于有序元素。

在Python中, array類似于 list或tuple類型,具體取決于用法。

例如: [1,2,3,4,5]

[2, ‘dd’]

items

數組的元素可能是任何東西, 但是,根據某些模式驗證數組的項通常很有用。這里使用items和additionalItems關鍵字完成。

在JSON中, 通常使用兩種方式的數據

• 列表驗證: 任意長度的序列, 其中每個元素匹配相同的模式

• 元組驗證: 一個固定長度的序列,其中每個項目可能具有不同的模式, 在此用法中, 每個項目的索引(位置)對于如何解釋值是有意義的,例如Python的tuple。

List validation

列表驗證對于任意長度的數組非常有用, 其中每個項都匹配相同的模式, 對于此類數組, 將items關鍵字設置為單個模式, 用該模式來驗證數組中的所有項。

注意: 這時items是單個模式, additionalItems關鍵字沒有意義, 不應該使用它。

例如下面的事例中我們定義數組中每個項都是一個數字

{
　　“type” ： “array” ，
　　"items": {
　　　　"type": "number"
　　}
}

如果是[1,2,3,4,5], pass

如果是[1,2,3,’5’, 6] , false

如果是[], pass

Tuple validation

當數組是項目集合時, 就需要元組驗證。其中每個項目都有不同的模式, 并且每個項目的序數索引是有意義的。

例如: 街道地址這樣表示

1600 Pennsylvania Avenue NW就有4中type[number, streent_name, street_type, direction]

每個字段都有不同的架構

• number: 地址編號, 必須是數字

• street_name: 街道的名稱, 必須是字符串

• street_type: 街道的類型, 應該是一組固定值的字符串

• direction: 地址的位置, 應該是來自不同值集的字符串

為此我們將items關鍵字設置成一個數組, 其中每個項目都是一個與文檔數組的每個索引相對應的模式, 也就是一個數組, 第一個元素模式驗證輸入數組的第一個元素. 第二個元素模式驗證輸入數組的第二個元素, 等等

示例:

{
　　“type” ： “array” ，
　　“items” ： [
　　　　{
　　　　　　“type” ： “number”
　　　　}，
　　　　{
　　　　　　“type” ： “string”
　　　　}，
　　　　{
　　　　　　“type” ： “string” ，
　　　　　　“enum” ： [ “Street” “ ， ”Avenue“ ， ”Boulevard“ ]
　　　　}，
　　　　{
　　　　　　”type“ ： ”string“ ，
　　　　　　”enum“ ： [ ”NW“ ， ”NE“ ， “SW” ， “SE” ]
　　　　}
　　]
}

如果是[1600, “賓夕法尼亞”, ‘Street’, “NW”], pass如果是[10,’等等’, ‘等等’], false并且在默認情況下, 添加其他項目也可以:[ 1600 ， “賓夕法尼亞州” ， “Street” ， “NW” ， “華盛頓” ]

additionalItems關鍵字控制是否有效有超出了在架構中定義的數組的其他項目,如果設置為false, 則會不允許數組中的額外項。

長度

可以使用minItems和 maxItems關鍵字指定數組的長度。每個關鍵字的值必須是非負數。無論是進行List驗證還是Tuple驗證，這些關鍵字都有效。示例:

{
　　“type” ： “array” ，
　　“minItems” ： 2 ，
　　“maxItems” ： 3
}

唯一性

使用uniqueItems關鍵字設置為true, 則數組中的每個項都是唯一的。

通用關鍵字

元數據

json模式包含幾個關鍵字,title,description和default, 不嚴格用來校驗格式,但用來描述模式的一部分。在title和description管家你必須是字符串

枚舉值

enum關鍵字用于限制值, 以一個固定的一組值, 它必須是一個必須包含一個元素的數組,其中每個元素都是唯一的。

{　　‘type’ : ‘string’,　　‘enum’: [‘red’, ‘green’]}

如果檢驗字段的值在枚舉中是通過的, 如果不是無法校驗通過。

組合模式

JSON Schema包含一些用于將模式組合在一起的關鍵字,這并不意味著組合來自多個文件或JSON樹的模式, 盡管這些工具有助于實現這一點,并在結構化復雜模式中進行了描述。

例如, 在以下的模式, anyOf關鍵字用于表示給定值可能對任何給定的子模式有效。第一個子模式需要一個最大長度為5的字符串。第二個子模式需要一個最小值為0的數字。只要一個值對這些模式中的任何一個進行驗證,它就被認為整個組合模式有效。

{ ‘anyOf’: [ {‘type’: ‘string’, ‘maxLength’: 5}, {‘type’:’string’, ‘minimum’: 0 }]}

用于組合模式的關鍵字是:

• allOf: 必須對所有子模式有效

• anyOf: 必須對任何子模式有效(一個或多個)

• oneOf: 必須僅對其中一個子模式有效

anyOf

要進行驗證anyOf，給定數據必須對任何（一個或多個）給定子模式有效。

{
　　“anyOf” ： [
　　　　{ “type” ： “string” }，
　　　　{ “type” ： “number” }
　　]
}

如果是 “您好”, pass如果是 33, pass如果是 [‘ddd’, 33], false

oneOf

要進行驗證oneOf，給定數據必須僅對其中一個給定子模式有效。

{
　　“oneOf” ： [
　　　　{ “type” ： “number” ， “multipleOf” ： 5 }，
　　　　{ “type” ： “number” ， “multipleOf” ： 3 }
　　]　　
}

如果是5的倍數, pass如果是3的倍數, pass如果是5和3的倍數, false

allOf

要進行驗證allOf，給定數據必須對所有給定的子模式有效。

{
　　“allOf” ： [
　　　　{ “type” ： “string” }，
　　　　{ “maxLength” ： 5 }
　　]
}

$schema關鍵字

該$schema關鍵字用于聲明JSON片段實際上是JSON模式的一部分。它還聲明了針對該模式編寫的JSON Schema標準的哪個版本。

建議所有JSON模式都有一個$schema條目，該條目必須位于根目錄下。因此，大多數情況下，您需要在架構的根目錄下：

“$ schema” ： “http://json-schema.org/schema#”

正則表達式

該模式和模式屬性關鍵字使用正則表達式來表示約束。使用的正則表達式語法來自JavaScript（具體為ECMA 262）。但是，并未廣泛支持該完整語法，因此建議您堅持使用下述語法的子集。

• 單個unicode字符（下面的特殊字符除外）與自身匹配。

• ^：僅匹配字符串的開頭。

• $：僅匹配字符串的末尾。

• (…)：將一系列正則表達式分組到單個正則表達式中。

• |：匹配|符號前面或后面的正則表達式。

• [abc]：匹配方括號內的任何字符。

• [a-z]：匹配字符范圍。

• [^abc]：匹配未列出的任何字符。

• [^a-z]：匹配范圍之外的任何字符。

• +：匹配前一個正則表達式的一個或多個重復。

• *：匹配前面正則表達式的零次或多次重復。

• ?：匹配前一個正則表達式的零次或一次重復。

• +?，?，??：的，+和?預選賽都是貪婪的; 它們匹配盡可能多的文本。有時這種行為是不可取的，您希望匹配盡可能少的字符。

• {x}：完全x匹配前面正則表達式的出現次數。

• {x,y}：匹配前面正則表達式的至少x和最y多次出現。

• {x,}：匹配x前面正則表達式的出現次數或更多。

• {x}?，{x,y}?，{x,}?：上述表達式的惰性版本。

示例:

{
　　“type” ： “string” ，
　　“pattern” ： “^（\\（[0-9] {3} \\））？[0-9]{3}-[0-9] {4} $ “
}

如果是 “555-1212”, pass如果是“（888）555-1212” , pass如果是“(888)555-1212分機532” , false

構建復雜的模式

重用

有些模式可能是在幾個地方都是通用的, 如果每次都重寫會使模式更加冗長,以后更新也會很復雜, 我們可以用重用的方式來做。例如:定義客戶記錄, 每個客戶都有可能同時擁有送貨地址和賬單地址, 地址總是相同的, 有街道地址, 城市, 州名。

定義地址模式:

{
　　“type” ： “object” ，
　　“properties” ： {
　　　　“street_address” ： { “type” ： “string” }，
　　　　“city” ： { “type” ： “string” }，
　　　　“state” ： { “type” ： “string” }
　　}，
　　“required” ： [ “street_address” ， “city” ，“state” ]
}

我們重用上面的模式, 將其放在父模式下, 名為definitions:

{
　　“definitions” ： {
　　　　“address” ： {
　　　　　　“type” ： “object” ，
　　　　　　“properties” ： {
　　　　　　　　“street_address” ：{“type” ：“string”}，
　　　　　　　　“city” ： { “type” ： “string” }，
　　　　　　　　“state” ： { “type” ： “string” }
　　　　　　}，
　　　　“required” ：[“street_address” ,“city”,“州”]
　　　　}
　　}
}

然后我們使用$ref關鍵字從其他地方引用此架構片段, 指向此模塊的位置

{ “$ ref” ： “＃/ definitions / address” }

值 $ref 是一個名為 JSON Pointer的格式的字符串。

‘#’引用當前文檔,‘/’遍歷文檔中對象中的鍵, 因此

“＃/ definitions / address” 意味著:

• 轉到文檔的根目錄

• 找到秘鑰的值”definitions”

• 在該對象中, 找到鍵的值”address”

$ref也可以是相對或絕對的URI, 例如:

{ “$ ref” ： “definitions.json＃/ address” }

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