JSON 编码的字符串转换回一个 Python 数据结构

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本文章来自腾讯云 作者：Python知识大全

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读写 JSON 数据

问题

你想读写 JSON(JavaScript Object Notation) 编码格式的数据。

解决方案

json 模块提供了一种很简单的方式来编码和解码 JSON 数据。

其中两个主要的函 数是 json.dumps() 和 json.loads()

下面演示如何将一个 Python 数据结构转换为 JSON

import json
data = {
'name' : 'ACME',
'shares' : 100,
'price' : 542.23
}
json_str = json.dumps(data)

下面演示如何将一个 JSON 编码的字符串转换回一个 Python 数据结构：

data = json.loads(json_str)

如果你要处理的是文件而不是字符串，你可以使用 json.dump() 和 json.load()来编码和解码 JSON 数据。

例如：

# 写入一个json数据
with open('data.json', 'w') as f:
json.dump(data, f)

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

讨论

JSON 编码支持的基本数据类型为 None ，bool ，int ，float 和 str ，以及包含 这些类型数据的 lists，tuples 和 dictionaries。

对于 dictionaries，keys 需要是字符串类 型 (字典中任何非字符串类型的 key 在编码时会先转换为字符串)。

为了遵循 JSON 规 范，你应该只编码 Python 的 lists 和 dictionaries。而且，在 web 应用程序中，顶层对 象被编码为一个字典是一个标准做法。JSON 编码的格式对于 Python 语法而已几乎是完全一样的，除了一些小的差异之 外。

比如，True 会被映射为 true，False 被映射为 false，而 None 会被映射为 null。

下 面是一个例子，演示了编码后的字符串效果：

>>> json.dumps(False)
'false'
>>> d = {'a': True,
... 'b': 'Hello',
... 'c': None}
>>> json.dumps(d)
'{"b": "Hello", "c": null, "a": true}'
>>>

如果你试着去检查 JSON 解码后的数据，你通常很难通过简单的打印来确定它 的结构，特别是当数据的嵌套结构层次很深或者包含大量的字段时。

为了解决这个问 题，可以考虑使用 pprint 模块的 pprint() 函数来代替普通的 print() 函数。它会按 照 key 的字母顺序并以一种更加美观的方式输出。

下面是一个演示如何漂亮的打印输出 的例子：

>>> from urllib.request import urlopen
>>> import json
>>> u = urlopen('http://search.twitter.com/search.json?q=python&rpp=5')
>>> resp = json.loads(u.read().decode('utf-8'))
>>> from pprint import pprint
>>> pprint(resp)
{'completed_in': 0.074,
'max_id': 264043230692245504,
'max_id_str': '264043230692245504',
'next_page': '?page=2&max_id=264043230692245504&q=python&rpp=5',
'page': 1,
'query': 'python',
'refresh_url': '?since_id=264043230692245504&q=python',
'results': [{'created_at': 'Thu, 01 Nov 2012 16:36:26 +0000',
'from_user': ...
},
{'created_at': 'Thu, 01 Nov 2012 16:36:14 +0000',
'from_user': ...
},
{'created_at': 'Thu, 01 Nov 2012 16:36:13 +0000',
'from_user': ...
},
{'created_at': 'Thu, 01 Nov 2012 16:36:07 +0000',
'from_user': ...
}
{'created_at': 'Thu, 01 Nov 2012 16:36:04 +0000',
'from_user': ...
}],
'results_per_page': 5,
'since_id': 0,
'since_id_str': '0'}
>>>

一般来讲，JSON 解码会根据提供的数据创建 dicts 或 lists。

如果你想要创建其他 类型的对象，可以给 json.loads() 传递 object_pairs_hook 或 object_hook 参数。

例 如，下面是演示如何解码 JSON 数据并在一个 OrderedDict 中保留其顺序的例子

>>> s = '{"name": "ACME", "shares": 50, "price": 490.1}'
>>> from collections import OrderedDict
>>> data = json.loads(s, object_pairs_hook=OrderedDict)
>>> data
OrderedDict([('name', 'ACME'), ('shares', 50), ('price', 490.1)])
>>>

下面是如何将一个 JSON 字典转换为一个 Python 对象例子

>>> class JSONObject:
... def __init__(self, d):
... self.__dict__ = d
...
>>>
>>> data = json.loads(s, object_hook=JSONObject)
>>> data.name
'ACME'
>>> data.shares
50
>>> data.price
490.1
>>>

最后一个例子中，JSON 解码后的字典作为一个单个参数传递给 init() 。然 后，你就可以随心所欲的使用它了，比如作为一个实例字典来直接使用它。

在编码 JSON 的时候，还有一些选项很有用。如果你想获得漂亮的格式化字符串 后输出，可以使用 json.dumps() 的 indent 参数。它会使得输出和 pprint() 函数效果 类似。

比如：

>>> print(json.dumps(data))
{"price": 542.23, "name": "ACME", "shares": 100}
>>> print(json.dumps(data, indent=4))
{
"price": 542.23,
"name": "ACME",
"shares": 100
}
>>>

对象实例通常并不是 JSON 可序列化的。例如：

>>> class Point:
... def __init__(self, x, y):
... self.x = x
... self.y = y
...
>>> p = Point(2, 3)
>>> json.dumps(p)
Traceback (most recent call last):
File "", line 1, inFile "/usr/local/lib/python3.3/json/__init__.py", line 226, in dumps
return _default_encoder.encode(obj)
File "/usr/local/lib/python3.3/json/encoder.py", line 187, in encode
chunks = self.iterencode(o, _one_shot=True)
File "/usr/local/lib/python3.3/json/encoder.py", line 245, in iterencode
return _iterencode(o, 0)
File "/usr/local/lib/python3.3/json/encoder.py", line 169, in default
raise TypeError(repr(o) + " is not JSON serializable")
TypeError: <__main__.Point object at 0x1006f2650> is not JSON serializable
>>>
如果你想序列化对象实例，你可以提供一个函数，它的输入是一个实例，返回一个
可序列化的字典。例如：def serialize_instance(obj):
d = { '__classname__' : type(obj).__name__ }
d.update(vars(obj))
return d

如果你想反过来获取这个实例，可以这样做：

# Dictionary mapping names to known classes
classes = {
'Point' : Point
}
def unserialize_object(d):
clsname = d.pop('__classname__', None)
if clsname:
cls = classes[clsname]
obj = cls.__new__(cls) # Make instance without calling __init__
for key, value in d.items():
setattr(obj, key, value)
return obj
else:
return d

下面是如何使用这些函数的例子：

>>> p = Point(2,3)
>>> s = json.dumps(p, default=serialize_instance)
>>> s
'{"__classname__": "Point", "y": 3, "x": 2}'
>>> a = json.loads(s, object_hook=unserialize_object)
>>> a
<__main__.Point object at 0x1017577d0>
>>> a.x
2
>>> a.y
3
>>>
json

模块还有很多其他选项来控制更低级别的数字、特殊值如 NaN 等的解析。可 以参考官方文档获取更多细节。