网络工程师学Python之JSON数据交换格式解析

JSON(JavaScript Object Notation)是一种轻量级的数据交换格式。它基于JavaScript语法，但也可以被其他语言如Python解析和生成。Python内置了对JSON的支持，可以轻松地将Python对象序列化为JSON格式的字符串，以及将JSON字符串反序列化为Python对象。

JSON和Python对象的对应关系

JSON中的数据类型和Python对象的对应关系如下：

JSON	Python
object	dict
array	list
string	str
number (int/float)	int/float
true	True
false	False
null	None

Python中可以使用json模块来进行JSON数据的处理。

将Python对象转换为JSON

使用json模块的dumps()函数可以将Python对象转换为JSON格式的字符串。例如，将一个Python字典转换为JSON格式的字符串：

 

import json

data = {'name': 'Alice', 'age': 20, 'is_student': True}
json_str = json.dumps(data)
print(json_str)

 

输出结果为：

 

{"name": "Alice", "age": 20, "is_student": true}

 

可以看到，dumps()函数将Python字典转换为了JSON格式的字符串。注意，JSON格式的字符串中，字符串需要用双引号括起来，而不是单引号。

将JSON转换为Python对象

使用json模块的loads()函数可以将JSON格式的字符串转换为Python对象。例如，将上面生成的JSON格式的字符串转换为Python字典：

 

json_str = '{"name": "Alice", "age": 20, "is_student": true}'
data = json.loads(json_str)
print(data)

 

输出结果为：

 

{'name': 'Alice', 'age': 20, 'is_student': True}

 

可以看到，loads()函数将JSON格式的字符串转换为了Python字典。

处理JSON文件

可以使用json模块的dump()函数和load()函数来处理JSON文件。dump()函数可以将Python对象序列化为JSON格式的字符串，并将其写入文件中。load()函数可以从文件中读取JSON格式的字符串，并将其反序列化为Python对象。

例如，将Python字典写入JSON文件：

 

data = {'name': 'Alice', 'age': 20, 'is_student': True}
with open('data.json', 'w') as f:
    json.dump(data, f)

 

从JSON文件中读取Python对象：

 

with open('data.json', 'r') as f:
    data = json.load(f)
print(data)

 

输出结果为：

 

{'name': 'Alice', 'age': 20, 'is_student': True}

 

JSON格式的高级处理

在处理JSON格式数据时，还可以使用json模块的一些高级功能。例如，json.JSONEncoder和json.JSONDecoder类可以自定义JSON格式的编码和解码方式。此外，还可以使用json.JSONEncoder的default()方法和json.JSONDecoder的objecthook()方法来自定义某些数据类型的JSON编码和解码方式。

下面是一个示例，展示如何使用json.JSONEncoder和json.JSONDecoder自定义JSON格式的编码和解码方式。假设有一个Person类，其对象包含姓名和年龄两个属性：

 

class Person:
    def __init__(self, name, age):
        self.name = name
        self.age = age

 

现在想要将Person对象序列化为JSON格式的字符串，并将JSON字符串反序列化为Person对象。首先，需要定义一个自定义的JSON编码器：

 

class PersonEncoder(json.JSONEncoder):
    def default(self, obj):
        if isinstance(obj, Person):
            return {'name': obj.name, 'age': obj.age}
        return super().default(obj)

 

PersonEncoder类继承自json.JSONEncoder类，并覆盖了default()方法。default()方法接收一个参数obj，表示要序列化的Python对象。如果obj是Person对象，则将其转换为一个包含姓名和年龄属性的字典；否则，调用父类的default()方法进行默认处理。

然后，可以使用自定义的编码器将Person对象序列化为JSON格式的字符串：

 

person = Person('Alice', 20)
json_str = json.dumps(person, cls=PersonEncoder)
print(json_str)

 

输出结果为：

 

{"name": "Alice", "age": 20}

 

可以看到，Person对象被成功地序列化为了JSON格式的字符串。

接下来，需要定义一个自定义的JSON解码器：

 

class PersonDecoder(json.JSONDecoder):
    def object_hook(self, dct):
        if 'name' in dct and 'age' in dct:
            return Person(dct['name'], dct['age'])
        return dct

 

PersonDecoder类继承自json.JSONDecoder类，并覆盖了object_hook()方法。object_hook()方法接收一个参数dct，表示要反序列化的JSON数据。如果dct是包含name和age属性的字典，则将其转换为一个Person对象；否则，返回原始的字典数据。

最后，可以使用自定义的解码器将JSON格式的字符串反序列化为Person对象：

 

json_str = '{"name": "Alice", "age": 20}'
person = json.loads(json_str, cls=PersonDecoder)
print(person.name, person.age)

 

输出结果为：

 

Alice 20

 

可以看到，JSON格式的字符串被成功地反序列化为了Person对象。

结论

在Python中，使用json模块可以轻松地处理JSON格式的数据。可以将Python对象序列化为JSON格式的字符串，将JSON格式的字符串反序列化为Python对象，以及处理JSON文件。此外，还可以使用json.JSONEncoder和json.JSONDecoder类来自定义JSON格式的编码和解码方式。掌握了这些知识，可以更加灵活地处理JSON格式的数据.

审核编辑：刘清