kickflow Tech Blog

株式会社kickflowの開発チームによるブログ

「JSON Schemaを知っている」人のための今どきJSON Schemaの紹介記事

ナヌークサウルスの復元図
最近はティラノサウルス科恐竜には羽毛があったとするのが定説（本文には関係ありません）

こんにちは。株式会社kickflow・プロダクト開発本部の小本です。

最近、「設定をJSONファイルとしてエクスポート・インポートする機能」を実装する際にJSON Schemaをウン年ぶりに使いました。その際、私のJSON Schema観がジュラ紀のまま止まっていたことに気づいたので、最新のJSON Schemaにどんな機能が追加されているか、触りだけ紹介します。

JSON Schemaとは？

JSON Schema（公式サイト）はJSONデータの構造を定義するための規格です。

  • JSONのフォーマットを人間 / 機械が読める形式で定義できる
  • JSONデータがスキーマに沿っているか自動でチェックできる
  • 複数の言語で実装されているので、一度スキーマを書けば、フロントエンドとサーバサイドなどで使いまわせる

といった特徴があります。

例えばOpenAPI Specification(a.k.a Swagger Specification)のコンポーネント定義はJSON Schemaを採用しています。

例：

{
  "$schema": "https://json-schema.org/draft/2020-12/schema",
  "$id": "https://example.com/product.schema.json",
  "title": "Product",
  "description": "A product from Acme's catalog",
  "type": "object",
  "properties": {
    "productId": {
      "description": "The unique identifier for a product",
      "type": "integer"
    },
    "productName": {
      "description": "Name of the product",
      "type": "string"
    }
  }
}

このスキーマは、以下の「OK」のようなJSONデータを定義しており、「NG」のように型が違う場合はバリデーションエラーにできます。

OK

{
  "productId": 1,
  "productName": "A green door",
}

NG

{
  "productId": "foo",
  "productName": { "name": "A green door" },
}

ここで ああ、JSON Schemaね、知ってる知ってると思った人は、JSON Schemaにこんな印象を持っているかも知れません

  • 結局、文字列の中身は自前でチェックしないといけないんだよね
  • 同じ内容を何度も書かなきゃならない、DRYじゃない
  • スキーマファイルが巨大化して収集がつかなくなる
  • 場合分けが要るケースは無理

あなたのその認識、ジュラ紀ですよ。

その前に：そのライブラリは古い ⚠️

例えばRuby on Rails製アプリでOpenAPIライブラリのcomittee を使っていると、推移的依存により json_schema というライブラリもインストールされるはずです。そのためJSONデータのチェックが必要になったとき、

「なんだ、json_schemaってライブラリがもう入ってるじゃん。これを使えばいいや！」

と思うかも知れません。残念！ json_schemaは、Draft-4という古いJSON Schema規格にしか対応していないのです。

最新規格に対応したライブラリは公式サイトのImplementationページにリストアップされています。

Rubyの場合はJSONSchemerというライブラリです。

文字列の中身をチェック①："format":

"format": で、文字列の中身が"date"（日付）や"email"（メールアドレス）といった、所定のフォーマットであることを宣言できます。 定義済みのフォーマットは "date-time", "time", "hostname", "uri", "ipv4", "ipv6", "uuid" ... など、よく使うものは網羅されています。 もちろん、自前で追加も可能です。

また、正規表現でチェックする"pattern":もあります。

{
  "$schema": "https://json-schema.org/draft/2020-12/schema",
  "type": "object",
  "properties": {
    "birthday": {
      "type": "string",
      "format": "date"
    }
  }
}

OK

{
  "birthday": "1990-12-15"
}

NG

{
  "birthday": "1990-12-32"
}

文字列の中身をチェック②："enum":

「ステータス」「性別」など、値が有限個の場合には、文字列の代わりに "enum": を使えます。

{
  "$schema": "https://json-schema.org/draft/2020-12/schema",
  "type": "object",
  "properties": {
    "status": {
      "enum": [
        "draft",
        "in_progress"
      ]
    }
  }
}

OK

{
  "status": "draft"
}

NG

{
  "status": "completed"
}

重複の除去："$ref:" と "$defs":

"$defs":でサブスキーマを定義し、"$ref:" で参照します。これにより繰り返しをDRYにしたり、巨大すぎるスキーマを分割することができます。

{
  "$schema": "https://json-schema.org/draft/2020-12/schema",
  "type": "object",
  "properties": {
    "author": {
      "$ref": "#/$defs/user"
    },
    "approver": {
      "$ref": "#/$defs/user"
    }
  },
  "$defs": {
    "user": {
      "type": "object",
      "required": [
        "firstName",
        "lastName"
      ],
      "properties": {
        "firstName": {
          "type": "string"
        },
        "lastName": {
          "type": "string"
        }
      }
    }
  }
}

スキーマファイルの分割

"$ref:" と "$defs":を使ってもなおスキーマが巨大すぎるという場合には、スキーマファイル自体を分割できます。

設定方法はライブラリごとに異なりますが、大体どれも簡単にできるはずです。

resolve = lambda do |uri|
  path = uri.path[1..]
  JSON.parse(File.read(path))
end

schemer = JSONSchemer.schema(schema, ref_resolver: resolve)

{
  "$schema": "https://json-schema.org/draft/2020-12/schema",
  "properties": {
    "author": {
      "$ref": "user.json"
    },
    "approver": {
      "$ref": "user.json"
    }
  }
}

また、"$ref": には外部のURLを指定することもできます。

{
  "$schema": "https://json-schema.org/draft/2020-12/schema",
  "properties": {
    "author": {
      "$ref": "https://example.com/schemas/address"
    },
    "approver": {
      "$ref": "https://example.com/schemas/address"
    }
  }
}

条件分岐： "if": / "then": と "allOf":

現在のJSON Schemaでは条件分岐も表現できます。

ここで「スキーマ定義言語でどうやって条件式を表現するんだ？DSLがあるのか？」と思うかも知れません。「"if": で指定したスキーマに合致したら、"then":のスキーマにも合致しなければならない（"if":に合致しない場合は単に無視される）」という形で表現します。

そして"allOf":は「"allOf":に指定したスキーマ全てに合致すること」を宣言するので、"if": / "then": と "allOf": を組み合わせて、プログラミング言語でいう switch文のような内容も以下のように書けます。

なお（もちろん）"else":や"anyOf":(OR)、"oneOf":(XOR)、 "not": (NOT)も提供されています。

{
  "$schema": "https://json-schema.org/draft/2020-12/schema",
  "$comment": "notificationType=userならemailが必須、notificationType=teamならteamCodeとincludeSubteamが必須になる"
  "properties": {
    "kind": {
      "enum": [
        "user",
        "team"
      ]
    },
    "email": {
      "type": "string",
      "format": "email"
    },
    "teamCode": {
      "type": "string"
    },
    "includeSubteam": {
      "type": "boolean"
    },
    "allOf": [
      {
        "if": {
          "notificationType": {
            "const": "user"
          },
          "then": {
            "required": ["email"]
          }
        }
      },
      {
        "if": {
          "notificationType": {
            "const": "team"
          },
          "then": {
            "required": ["teamCode", "includeSubteam"]
          }
        }
      }
    ]
  }
}

最新のJSON Schemaを知るには？

公式サイトのDocページにすべての文法が網羅されています。

各プログラミング言語のライブラリは公式サイトのImplementationページにリストアップされています。

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