Python - JSON

Python 中的 JSON

Python 中的 JSON 是一种流行的数据格式，用于系统之间的数据交换。json 模块提供了处理 JSON 数据的方法，允许你将 Python 对象序列化为 JSON 字符串，并将 JSON 字符串反序列化为 Python 对象。

JSON (JavaScript Object Notation) 是一种轻量级的数据交换格式，易于人类阅读和编写，同时也易于机器解析和生成。它主要以文本形式用于服务器和 Web 应用程序之间传输数据。

JSON 序列化

JSON 序列化是将 Python 对象转换为 JSON 格式的过程。这对于保存可以轻松传输或存储的数据格式很有用，并且可以稍后重建为原始形式。

Python 提供了 json 模块来处理 JSON 序列化和反序列化。我们可以使用该模块中的 json.dumps() 方法进行序列化。

你可以将以下 Python 对象类型序列化为 JSON 字符串 −

• dict
• list
• tuple
• str
• int
• float
• bool
• None

示例

以下是一个将 Python 字典序列化为 JSON 字符串的基本示例 −

import json

# Python dictionary
data = {"name": "Alice", "age": 30, "city": "New York"}

# Serialize to JSON string
json_string = json.dumps(data)
print(json_string)

它将产生以下输出 −

{"name": "Alice", "age": 30, "city": "New York"}

JSON 反序列化

JSON 反序列化是将 JSON 字符串转换回 Python 对象的过程。这对于读取和处理以 JSON 格式传输或存储的数据至关重要。

在 Python 中，我们可以使用 json.loads() 方法从 string 反序列化 JSON 数据，以及 json.load() 方法从 file 反序列化 JSON 数据。

示例：将 JSON 字符串反序列化为 Python 对象

在以下示例中，我们使用 json.loads() 方法将 JSON 字符串反序列化为 Python 字典 −

import json

# JSON string
json_string = '{"name": "John", "age": 30, "is_student": false,
 "courses": ["Math", "Science"], "address": {"city": "New York", "state": "NY"}}'

# Deserialize JSON string to Python object
python_obj = json.loads(json_string)

print(python_obj)

以上代码的输出如下 −

{'name': 'John', 'age': 30, 'is_student': False, 'courses': ['Math', 'Science'], 
'address': {'city': 'New York', 'state': 'NY'}}

示例：从文件反序列化 JSON

现在，要从文件中读取并反序列化 JSON 数据，我们使用 json.load() 方法 −

import json

# Read and deserialize from file
with open("data.json", "r") as f:
   python_obj = json.load(f)

print(python_obj)

以上代码的输出如下 −

{'name': 'John', 'age': 30, 'is_student': False, 'courses': ['Math', 'Science'],
 'address': {'city': 'New York', 'state': 'NY'}}

高级 JSON 处理

如果你的 JSON 数据包含需要特殊处理的的对象（例如，自定义 class），你可以定义自定义反序列化函数。使用 json.loads() 或 json.load() 方法的 object_hook 参数来指定一个函数，该函数将使用每个解码的 JSON 对象的解码结果进行调用。

示例

在下面的示例中，我们演示了自定义对象序列化的用法 −

import json
from datetime import datetime

# Custom deserialization function
def custom_deserializer(dct):
   if 'joined' in dct:
      dct['joined'] = datetime.fromisoformat(dct['joined'])
   return dct

# JSON string with datetime
json_string = '{"name": "John", "joined": "2021-05-17T10:15:00"}'

# Deserialize with custom function
python_obj = json.loads(json_string, object_hook=custom_deserializer)

print(python_obj)

我们得到的输出如下所示 −

{'name': 'John', 'joined': datetime.datetime(2021, 5, 17, 10, 15)}

JSONEncoder 类

Python 中的 JSONEncoder 类用于将 Python 数据结构编码为 JSON 格式。每种 Python 数据类型都会转换为对应的 JSON 类型，如下表所示 −

JSONEncoder 类通过 JSONEncoder() 构造函数实例化。该类中定义了以下重要方法 −

• encode(obj) − 将 Python 对象序列化为 JSON 格式的字符串。

• iterencode(obj) − 编码对象并返回一个迭代器，该迭代器产生对象中每个项的编码形式。

• indent − 确定编码字符串的缩进级别。

• sort_keys − 如果为 True，键将按排序顺序出现。

• check_circular − 如果为 True，则检查容器类型对象中的循环引用。

示例

在以下示例中，我们编码 Python list 对象。我们使用 iterencode() 方法来显示编码字符串的每个部分 −

import json

data = ['Rakesh', {'marks': (50, 60, 70)}]
e = json.JSONEncoder()

# 使用 iterencode() 方法 
for obj in e.iterencode(data):
   print(obj)

将产生以下输出 −

["Rakesh", { "marks" : [50, 60, 70]}]

JSONDecoder 类

JSONDecoder 类用于将 JSON 字符串解码回 Python 数据结构。该类的主要方法是 decode()。

示例

在本示例中，"JSONEncoder" 用于将 Python list 编码为 JSON 字符串，然后 "JSONDecoder" 用于将 JSON 字符串解码回 Python list −

import json

data = ['Rakesh', {'marks': (50, 60, 70)}]
e = json.JSONEncoder()
s = e.encode(data)
d = json.JSONDecoder()
obj = d.decode(s)
print(obj, type(obj))

得到的结果如下所示 −

['Rakesh', {'marks': [50, 60, 70]}] <class 'list'>

Python JSON 模块方法

Python 中的 json 模块提供了处理 JSON（JavaScript Object Notation）的方法。它允许您将 Python 对象序列化和反序列化为 JSON 格式，这是一种常用的数据交换格式。

核心函数

json 模块中的核心函数允许您序列化和反序列化 JSON 数据。

JSON 编码器方法

JSON 编码器方法处理 Python 对象到 JSON 格式的转换。

JSON 解码器方法

JSON 解码器方法处理 JSON 数据到 Python 对象的转换。

实用函数

实用函数提供了在 Python 中处理 JSON 数据的简单方法。

JSONEncoder 中的 Dunder（Magic）方法

这些是 json 模块中 JSONEncoder class 的特殊方法，用于实现 JSON 序列化的自定义行为。

JSONDecoder 中的 Dunder（Magic）方法

这些是 JSONDecoder class 的特殊方法，用于实现 JSON 反序列化的自定义行为。

json.encoder 中的函数（内部工具函数）

这些函数在 json.encoder 模块中被内部使用，用于处理特定的编码任务。

json.decoder 中的函数（内部工具函数）

这些函数在 json.decoder 模块中被内部使用，用于处理特定的解码任务。

json 模块中的属性

json 模块中提供各种配置设置和常量的属性。

json.encoder 中的属性

json.encoder 模块中与编码功能相关的属性。

json.decoder 中的属性

json.decoder 模块中与解码功能相关的属性。

JSON 中的属性（内部使用）

这些属性在 json 模块中用于内部使用。