Python3的Json模块详解

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简介

Json模块主要用来进行Python对象的序列化和反序列化。

该模块中常用的方法有以下四个：

  • json.dump

    将Python对象序列化为Json格式的数据流并写入文件类型的对象中

  • json.dumps

    将Python对象序列化为Json格式的字符串

  • json.load

    从文件类型的对象中读取Json格式的数据并反序列化成Python对象

  • json.loads

    将包含Json格式数据的字符串反序列化成Python对象

进行序列化时，Python类型与Json类型的转换关系如下表所示：

Python Json
dict object
list, tuple array
str string
int, float number
True true
False false
None null

进行反序列化时，Json类型与Python类型的转换关系如下：

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

常用方法详解

由于 json.dump 和 json.dumps这两个方法、的作用与使用方法类似，故只对其中之一详细介绍。

同样地，json.load 和 json.loads这两个方法的作用与使用方法类似，故也只对其中之一详细介绍。

json.dumps

该方法包含一个位置参数和多个仅限关键字参数，分别如下所示：

  • obj

    要序列化的Python对象

  • skipkeys=False

    是否跳过要序列化的对象中字典元素的key不是基本类型的数据；
    如果为True，则跳过，如果为False，将抛出TypeError异常。

    >>> emp_info = {'name': 'bob', b'age': 24}  # 包含key为bytes类型的元素
>>> json.dumps(emp_info)  # skipkeys参数为默认值False
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in <module>
  File "/usr/local/Cellar/python/3.7.0/Frameworks/Python.framework/Versions/3.7/lib/python3.7/json/__init__.py", line 231, in dumps
    return _default_encoder.encode(obj)
  File "/usr/local/Cellar/python/3.7.0/Frameworks/Python.framework/Versions/3.7/lib/python3.7/json/encoder.py", line 199, in encode
    chunks = self.iterencode(o, _one_shot=True)
  File "/usr/local/Cellar/python/3.7.0/Frameworks/Python.framework/Versions/3.7/lib/python3.7/json/encoder.py", line 257, in iterencode
    return _iterencode(o, 0)
TypeError: keys must be str, int, float, bool or None, not bytes
>>> json.dumps(emp_info, skipkeys=True)  # skipkeys参数设置为True时则可成功序列化
'{"name": "bob"}'

  • ensure_ascii=True

    是否将要序列化的对象中的字符串中的非ascii字符进行转义。

    如果该参数为True，则将字符串中的非ascii字符转义成unicode字符串，否则，将不会进行转义。

    >>> message = '我爱Python3'
>>> json.dumps(message)  # ensure_ascii参数默认值为True，将会把非ascii字符转移成unicode字符串
'"\\u6211\\u7231Python3"'
>>> json.dumps(message, ensure_ascii=False)  # ensure_ascii参数设置为False时，不会进行转义
'"我爱Python3"'

  • check_circular=True

    是否进行容器类型的循环引用检查。

    如果该参数设置为False，则不进行检查，但是可能会引发OverflowError或更严重的情况。

    如果该参数设置为True，则将进行容器类型的循环引用检查，并在发现循环引用时抛出异常。

    >>> emp_dict = {'id': 1, 'dept': 'sales'}
>>> emp_dict['info'] = emp_dict  # 字典中包含循环引用
>>> json.dumps(emp_dict)  # 默认进行循环引用的检查，将引发ValueError异常
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in <module>
  File "/usr/local/Cellar/python/3.7.0/Frameworks/Python.framework/Versions/3.7/lib/python3.7/json/__init__.py", line 231, in dumps
    return _default_encoder.encode(obj)
  File "/usr/local/Cellar/python/3.7.0/Frameworks/Python.framework/Versions/3.7/lib/python3.7/json/encoder.py", line 199, in encode
    chunks = self.iterencode(o, _one_shot=True)
  File "/usr/local/Cellar/python/3.7.0/Frameworks/Python.framework/Versions/3.7/lib/python3.7/json/encoder.py", line 257, in iterencode
    return _iterencode(o, 0)
ValueError: Circular reference detected
>>> json.dumps(emp_dict, check_circular=False)  # 设置为不进行循环引用的检查，但是在编码Json对象时仍然引发了异常
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in <module>
  File "/usr/local/Cellar/python/3.7.0/Frameworks/Python.framework/Versions/3.7/lib/python3.7/json/__init__.py", line 238, in dumps
  **kw).encode(obj)
  File "/usr/local/Cellar/python/3.7.0/Frameworks/Python.framework/Versions/3.7/lib/python3.7/json/encoder.py", line 199, in encode
    chunks = self.iterencode(o, _one_shot=True)
  File "/usr/local/Cellar/python/3.7.0/Frameworks/Python.framework/Versions/3.7/lib/python3.7/json/encoder.py", line 257, in iterencode
    return _iterencode(o, 0)
RecursionError: maximum recursion depth exceeded while encoding a JSON object

  • allow_nan=True

    是否允许序列化超出范围的float类型的值（如float('inf')、float('-inf')、float('nan')）。

    如果该参数设置为True，则上面列出的那些值将依次使用JavaScript中等价的值（Infinity、-Infinity、NaN）来进 行替代；

    如果该参数设置为False，并且要序列化的对象中出现了那些超出范围的值，则将引发ValueError异常。

    >>> num_list = [2, 5, float('inf'), float('-inf'), float('nan')]
>>> json.dumps(num_list)  # allow_nan的值默认为True，列表中后三个值将被替换为js中等价的值
'[2, 5, Infinity, -Infinity, NaN]'
>>> json.dumps(num_list, allow_nan=False)  # allow_nan设置为False，引发ValueError异常
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in <module>
  File "/usr/local/Cellar/python/3.7.0/Frameworks/Python.framework/Versions/3.7/lib/python3.7/json/__init__.py", line 238, in dumps
  **kw).encode(obj)
  File "/usr/local/Cellar/python/3.7.0/Frameworks/Python.framework/Versions/3.7/lib/python3.7/json/encoder.py", line 199, in encode
    chunks = self.iterencode(o, _one_shot=True)
  File "/usr/local/Cellar/python/3.7.0/Frameworks/Python.framework/Versions/3.7/lib/python3.7/json/encoder.py", line 257, in iterencode
    return _iterencode(o, 0)
ValueError: Out of range float values are not JSON compliant

  • indent=None

    是否在数组元素和对象成员前增加缩进以便使格式更加美观。

    如果该参数设置为大于等于1的整数，则添加换行符和对应数量的空格表示缩进，如果设置为0，则表示只添加换行符，如果设置为None，则表示无缩进。

    >>> response = {'status': 'success', 'code': 200, 'data': ['002', 'json', 5000]}
>>> print(json.dumps(response))  # 默认值None，不缩进
{"status": "success", "code": 200, "data": ["002", "json", 5000]}
>>> print(json.dumps(response, indent=0))  # 设置为0，则只添加换行
{
"status": "success",
"code": 200,
"data": [
"002",
"json",
5000
]
}
>>> print(json.dumps(response, indent=4))  # 设置为4，添加换行和缩进
{
    "status": "success",
    "code": 200,
    "data": [
        "002",
        "json",
        5000
    ]
}

  • separators=None

    设置Json中各项之间、对象的键和值之间的分隔符；

    该参数必须是一个2元组，元组第一个元素表示Json数据中各项之间的分隔符，元组的第二个元素表示Json对象的键和值之间的分隔符。默认的分隔符为（’,’, ‘:’）

    >>> response = {'status': 'success', 'code': 200, 'data': ['002', 'json', 5000]}
>>> print(json.dumps(response, separators=(';', '!')))
>>> print(json.dumps(response, indent = 4, separators=(';', '!')))
{
    "status"!"success";
    "code"!200;
    "data"![
        "002";
        "json";
        5000
    ]
}

  • default=None

    指定一个函数，用来将不可进行序列化的Python对象转化为可序列化的Python对象。

    >>> json.dumps(b'hello world')
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in <module>
  File "/usr/local/Cellar/python/3.7.0/Frameworks/Python.framework/Versions/3.7/lib/python3.7/json/__init__.py", line 231, in dumps
    return _default_encoder.encode(obj)
  File "/usr/local/Cellar/python/3.7.0/Frameworks/Python.framework/Versions/3.7/lib/python3.7/json/encoder.py", line 199, in encode
    chunks = self.iterencode(o, _one_shot=True)
  File "/usr/local/Cellar/python/3.7.0/Frameworks/Python.framework/Versions/3.7/lib/python3.7/json/encoder.py", line 257, in iterencode
    return _iterencode(o, 0)
  File "/usr/local/Cellar/python/3.7.0/Frameworks/Python.framework/Versions/3.7/lib/python3.7/json/encoder.py", line 179, in default
    raise TypeError(f'Object of type {o.__class__.__name__} '
TypeError: Object of type bytes is not JSON serializable
>>> json.dumps(b'hello world', default=list)
'[104, 101, 108, 108, 111, 32, 119, 111, 114, 108, 100]'
>>> json.dumps(b'hello world', default=str)
'"b\'hello world\'"'

  • sort_keys=False

    是否要将对象中字典元素按照key进行排序。

    默认为False，即不进行排序，若指定为True，则会进行排序。

    >>> emp_info = {'name': 'bob', 'age': 23, 'dept': 'sales', 'gender': 'male'}
>>> print(json.dumps(emp_info, indent = 4))  #  不按照key排序
{
    "name": "bob",
    "age": 23,
    "dept": "sales",
    "gender": "male"
}
>>> print(json.dumps(emp_info, indent = 4, sort_keys=True))  # 按照key进行排序
{
    "age": 23,
    "dept": "sales",
    "gender": "male",
    "name": "bob"
}

  • cls=None

    指定一个定制的JSONEncoder的子类（例如，重写了.default()方法用来序列化附加的类型），指定该参数时请使用cls关键字参数。如果未指定该参数，则将使用默认的JSONEncoder。

    >>> class IteratorEncoder(json.encoder.JSONEncoder):
...     def default(self, o):
...         try:
...             iterable = iter(o)
...         except TypeError:
...             pass
...         else:
...             return list(iterable)
...         return super().default(self, o)
... 
>>> def get_nums(n):
...     if not isinstance(n, int):
...         raise TypeError('Expected int object')
...     while n > 0:
...         yield n
...         n -= 1
... 
>>> print(json.dumps(get_nums(10), indent=4, cls=IteratorEncoder))
[
    10,
    9,
    8,
    7,
    6,
    5,
    4,
    3,
    2,
    1
]

json.dump

下面演示下该方法的简单用法：

>>> response = {'status': 'success', 'code': 200, 'data': {'username': 'bob', 'user_level': 6, 'nickname': 'playboy'}}
>>> with open('res.json', 'w', encoding='utf-8') as f:
...     json.dump(response, f, indent=4)
... 
>>> os.system('cat res.json')
{
    "status": "success",
    "code": 200,
    "data": {
        "username": "bob",
        "user_level": 6,
        "nickname": "playboy"
    }
}0
>>>

json.loads

该方法包含一个位置参数和多个仅限关键字参数，分别如下所示：

  • s

  • encoding=None

    该参数已弃用，将会被忽略

  • cls=None

    指定一个定制的JsonDecoder子类，以便实现特定的反序列化需求；

  • object_hook=None

    接受一个可调用对象，用于处理解码后生成的Python对象中dict类型的值。

    注意，这个处理过程是递归进行的，即返回的Python对象内部所有的字典结构都将被这个方法处理

    >>> emp_info = {'name': 'bob', 'age': 25, 'gender': 'Male'}
>>> def obj_hook(_dict):
...     return list(_dict.items())
... 
>>> json.loads(json.dumps(emp_info))
{'name': 'bob', 'age': 25, 'gender': 'Male'}
>>> json.loads(json.dumps(emp_info), object_hook=obj_hook)
[('name', 'bob'), ('age', 25), ('gender', 'Male')]
>>> emp_list = [25, emp_info]
>>> emp_list
[25, {'name': 'bob', 'age': 25, 'gender': 'Male'}]
>>> json.loads(json.dumps(emp_list),object_hook=obj_hook)
[25, [('name', 'bob'), ('age', 25), ('gender', 'Male')]]
>>> emp_d = [25, {'name': 'bob', 'age': 25, 'gender': 'Male', 'emp_info': {'count': 9,   'total_salary': 120000}}]
>>> json.loads(json.dumps(emp_d),object_hook=obj_hook)
[25, [('name', 'bob'), ('age', 25), ('gender', 'Male'), ('emp_info', [('count', 9), ('total_salary', 120000)])]]

  • parse_float=None

    用于处理解码后的Python对象中的float类型的值。

    >>> json.loads('[23.5, 43.32, 5.934]', parse_float=lambda x: int(x))  # 将解码后的所有的float类型的值转成int类型
[23, 43, 5]
>>> json.loads('[23.5, 43.32, 5.934]', parse_float=lambda x: str(x))  # 将解码后的所有的float类型的值转成str类型
['23.5', '43.32', '5.934']  ```

  • parse_int=None

    接受一个可调用对象，用于处理解码后的Python对象中的int类型的值。

    >>> json.loads('[23, 43, 5]', parse_int=lambda x: float(x))  # 将解码后的所有的int类型的值转成float类型
[23.0, 43.0, 5.0]
>>> json.loads('[23, 43, 5]', parse_int=lambda x: str(x))  # 将解码后的所有的int类型的值转成str类型
['23', '43', '5']

  • parse_constant=None

    接受一个可调用对象，用于解码时对Infinity、-Infinity、NaN或其他非法的Json数值的处理。

    >>> def parse_cons(cons):
...     if cons == 'Infinity':
...         return 100000000
...     elif cons == '-Infinity':
...         return -100000000
...     elif cons == 'NaN':
...         return None
...     else:
...         raise Value(f"Can't convert this value {cons}")
... 
>>> json.loads('[Infinity, -Infinity, NaN]', parse_constant=parse_cons)
[100000000, -100000000, None]

  • object_parse_hook=None

    如果指定了该参数并且设置为一个可调用对象，那么Json对象将被解码成一个元素为二元组的列表，二元组的两个元素分别为Json对象中的键值对的键和值，并且列表中元素的顺序与Json对象中键值对的顺序一致。

    >>> emp_info = {'name': 'bob', 'age': 23, 'dept': 'sales', 'gender': 'male'}
>>> json.loads(json.dumps(emp_info), object_pairs_hook=str)
"[('name', 'bob'), ('age', 23), ('dept', 'sales'), ('gender', 'male')]"
>>> from collections import OrderedDict
>>> json.loads(json.dumps(emp_info), object_pairs_hook=OrderedDict)
OrderedDict([('name', 'bob'), ('age', 23), ('dept', 'sales'), ('gender', 'male')])

    json.load

    下面演示下该方法的简单用法：

    >>> with open('res.json', encoding='utf-8') as f:
...     json.load(f)
... 
{'status': 'success', 'code': 200, 'data': {'username': 'bob', 'user_level': 6, 'nickname': 'playboy'}}

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