第3章 数据模型
3.1 BSON协议与类型
JSON与BSON是什么关系？MongoDB为什么会使用BSON？在初次接触MongoDB时，或许有不少人对此存在疑惑。下面的内容，将会讲解其中的细节。
3.1.1 JSON标准
JSON是当今非常通用的一种跨语言Web数据交互格式，属于ECMAScript标准规范的一个子集。JSON（JavaScript Object Notation, JS对象简谱）即JavaScript对象表示法。顾名思义，JSON与JavaScript语言是分不开的，它是JavaScript对象的一种文本表现形式。
作为一种轻量级的数据交换格式，JSON的可读性非常好，而且非常便于系统生成和解析，这些优势也让它逐渐取代了XML标准在Web领域的地位，当今许多流行的Web应用开发框架，如SpringBoot都选择了JSON作为默认的数据编/解码格式。
以JSON格式定义的数据形式如下：
总的来说，JSON由两种基本结构组成：
● 键值对的集合，等同于我们所说的对象、字典、哈希表（hash table）等数据结构，比如一个用户会同时拥有名称（name）、年龄（age）等字段信息；这个结构还可以支持嵌套，如用户的地址信息（address）作为子对象，地址中又可以包含邮政编码（zcode）、详细街道地址（street）等。
● 有序的数据列表，通常对应于数组形式，如上述例子中的faviorites字段，表示一个用户可以有多种偏好的标签信息。
JSON只定义了6种数据类型，如图3-1所示。
图3-1 JSON数据类型
3.1.2 BSON和JSON
大多数情况下，使用JSON作为数据交互格式已经是理想的选择，但是JSON基于文本的解析效率并不是最好的，在某些场景下往往会考虑选择更合适的编/解码格式，一些做法如：
● 在微服务架构中，使用gRPC（基于Google的Protobuf）可以获得更好的网络利用率。
● 分布式中间件、数据库，使用私有定制的TCP数据包格式来提供高性能、低延时的计算能力。
BSON（Binary JSON）是二进制版本的JSON，其在性能方面有更优的表现。BSON在许多方面和JSON保持一致，其同样也支持内嵌的文档对象和数组结构。二者最大的区别在于JSON是基于文本的，而BSON则是二进制（字节流）编/解码的形式。除此之外，BSON还提供了一些扩展的数据类型，比如日期、二进制数据等。
为了更浅显地表示二者的不同，可以看看下面这个简单的JSON对象：
其对应的BSON的格式编码为：
BSON由10gen团队设计并开源，目前主要用于MongoDB数据库。
MongoDB在文档存储、命令协议上都采用了BSON作为编/解码格式，主要具有如下优势：
● 类JSON的轻量级语义，支持简单清晰的嵌套、数组层次结构，可以实现无模式（模式灵活）的文档结构。
● 更高效的遍历，BSON在编码时会记录每个元素的长度，可以直接通过seek操作进行元素的内容读取，相对JSON解析来说，遍历速度更快。
● 更丰富的数据类型，除了JSON的基本数据类型，BSON还提供了MongoDB所需的一些扩展类型，这更加方便数据的表示和操作。
在空间的使用上，BSON相比JSON并没有明显的优势。
3.1.3 BSON的数据类型
BSON的数据类型见表3-1。
表3-1 BSON的数据类型
续表
下面回顾一下本节的要点：
（1）JSON是通用的、轻量级的Web数据交换格式，支持嵌套的对象和数组结构，其本身也是无模式的。
（2）BSON是JSON的二进制版本，除了具备更高的性能，还提供了一些扩展的数据类型。
（3）MongoDB内部使用BSON数据格式，但由于BSON与JSON非常相近，许多情况下称MongoDB是基于JSON的说法也是合理的。