如何通过JSON Schema确保对象属性仅出现一次？

问题场景 #

你编写了如下JSON Schema，希望确保singleton属性在JSON对象中仅出现一次：

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

但包含重复singleton属性的JSON文件，依然能通过Python的check-jsonschema工具校验：

{
    "singleton": "ok",
    "singleton": "not ok"
}

你想知道：是否能在Schema中直接限制属性出现次数？有没有类似XML Schema里minOccurs/maxOccurs的机制？

解答 #

首先明确两个核心事实：

1. JSON解析器的默认行为：绝大多数标准JSON解析器（包括Python内置的json模块）处理重复属性时，会自动保留最后一个属性的值、丢弃前面的重复项。这意味着当check-jsonschema开始校验时，重复属性已经被合并成单个属性，自然无法检测到重复。
2. JSON Schema本身的限制：JSON Schema规范中没有类似XML Schema的minOccurs/maxOccurs机制来直接控制对象属性的出现次数——它的校验逻辑基于解析后的对象结构，而非原始JSON文本。

要解决这个问题，可靠的方案是在JSON解析阶段就拦截重复属性，再进行Schema校验。以下是Python中的实现示例：

import json
from jsonschema import validate

# 自定义钩子函数，检测重复键
def detect_duplicate_keys(pairs):
    seen_keys = set()
    for key, value in pairs:
        if key in seen_keys:
            raise ValueError(f"发现重复属性: {key}")
        seen_keys.add(key)
        yield key, value

# 示例JSON文本
json_content = '''{
    "singleton": "ok",
    "singleton": "not ok"
}'''

try:
    # 解析时检测重复键
    parsed_data = json.loads(json_content, object_pairs_hook=detect_duplicate_keys)
except ValueError as e:
    print(f"JSON格式错误: {e}")
else:
    # 执行Schema校验
    target_schema = {
        "$schema": "https://json-schema.org/draft/2020-12/schema",
        "type": "object",
        "properties": {
            "singleton": {"type": "string"}
        }
    }
    validate(instance=parsed_data, schema=target_schema)
    print("JSON校验通过")

这个方案的逻辑是：利用json.loads的object_pairs_hook参数，在解析键值对的过程中跟踪已出现的属性名，一旦发现重复就抛出错误，从源头阻止重复属性进入校验环节。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Jorge D