如何在Python中进行JSON数据的序列化和反序列化？

在Python中，JSON（JavaScript Object Notation）是一种轻量级的数据交换格式，易于人阅读和编写，同时也易于机器解析和生成。Python内置的json模块提供了简单易用的方法来实现数据的序列化和反序列化。下面将详细介绍如何在Python中进行JSON数据的序列化和反序列化，并给出具体的示例。

1. 序列化

序列化是指将Python对象转换为JSON格式的字符串。json模块提供了两个主要的方法来实现这一过程：

示例1：使用json.dumps()

import json



# 定义一个Python字典

data = {

    "name": "张三",

    "age": 30,

    "is_employee": True,

    "skills": ["Python", "Java", "C++"]

}



# 将字典转换为JSON格式的字符串

json_data = json.dumps(data, ensure_ascii=False, indent=4)

print(json_data)

「输出结果：」

{

    "name": "张三",

    "age": 30,

    "is_employee": true,

    "skills": [

        "Python",

        "Java",

        "C++"

    ]

}

「解释：」

示例2：使用json.dump()

import json



# 定义一个Python字典

data = {

    "name": "李四",

    "age": 25,

    "is_employee": False,

    "skills": ["JavaScript", "HTML", "CSS"]

}



# 将字典序列化为JSON格式并写入文件

with open('data.json', 'w', encoding='utf-8') as f:

    json.dump(data, f, ensure_ascii=False, indent=4)

「解释：」

2. 反序列化

反序列化是指将JSON格式的字符串转换回Python数据对象。json模块提供了两个主要的方法来实现这一过程：

示例3：使用json.loads()

import json



# 定义一个JSON格式的字符串

json_data = '{"name": "王五", "age": 28, "is_employee": true, "skills": ["Go", "Rust"]}'



# 将JSON字符串转换为Python字典

data = json.loads(json_data)

print(data)

print(type(data))

「输出结果：」

{'name': '王五', 'age': 28, 'is_employee': True, 'skills': ['Go', 'Rust']}

<class 'dict'>

「解释：」

示例4：使用json.load()

import json



# 从文件中读取JSON字符串并将其解码为Python对象

with open('data.json', 'r', encoding='utf-8') as f:

    data = json.load(f)

print(data)

print(type(data))

「输出结果：」

{'name': '李四', 'age': 25, 'is_employee': False, 'skills': ['JavaScript', 'HTML', 'CSS']}

<class 'dict'>

「解释：」

3. 处理复杂对象

对于一些复杂的数据类型，如自定义类对象，直接进行序列化和反序列化可能会遇到问题。这时需要自定义编码器和解码器。

示例5：自定义编码器和解码器

import json



class Contact:

    def __init__(self, name, phone):

        self.name  = name

        self.phone = phone



# 自定义编码器

class ContactEncoder(json.JSONEncoder):

    def default(self, obj):

        if isinstance(obj, Contact):

            return {'name': obj.name , 'phone': obj.phone}

        return super().default(obj)



# 自定义解码器

def decode_contact(dct):

    if 'name' in dct and 'phone' in dct:

        return Contact(dct['name'], dct['phone'])

    return dct



# 创建一个Contact对象

contact = Contact("赵六", "1234567890")



# 序列化Contact对象

json_data = json.dumps(contact, cls=ContactEncoder, ensure_ascii=False, indent=4)

print(json_data)



# 反序列化JSON字符串为Contact对象

decoded_contact = json.loads(json_data, object_hook=decode_contact)

print(decoded_contact.name , decoded_contact.phone)

「输出结果：」

{

    "name": "赵六",

    "phone": "1234567890"

}

赵六 1234567890

「解释：」

4. 格式化输出

在序列化过程中，可以通过设置参数来控制输出格式，使其更易读。

示例6：格式化输出

import json



# 定义一个Python字典

data = {

    "name": "孙七",

    "age": 22,

    "is_employee": True,

    "skills": ["Python", "Django", "Flask"]

}



# 将字典转换为JSON格式的字符串，并设置缩进和排序键

json_data = json.dumps(data, ensure_ascii=False, indent=4, sort_keys=True)

print(json_data)

「输出结果：」

{

    "age": 22,

    "is_employee": true,

    "name": "孙七",

    "skills": [

        "Django",

        "Flask",

        "Python"

    ]

}

「解释：」

5. 数据类型转换对应表

在Python中，不同的数据类型在序列化和反序列化过程中会对应不同的JSON数据类型。以下是Python与JSON之间的数据类型转换对应表：

总结

通过上述内容，我们可以看到Python中的json模块提供了简单且强大的方法来实现数据的序列化和反序列化。无论是将Python对象转换为JSON格式的字符串，还是将JSON字符串转换回Python对象，都可以通过json.dumps()、json.dump()、json.loads()和json.load()方法轻松完成。对于复杂的数据类型，还可以通过自定义编码器和解码器来实现序列化和反序列化。通过这些方法，可以有效地在Python中处理和存储数据，无论是内存中的对象还是文件中的数据。

作者：计算机学长大白