本文将详细介绍Python的json模块。
一、简介
python的json模块是python官方提供的一个用于解析和生成JSON数据格式的库。JSON是JavaScript对象表示法（JavaScript Object Notation）的缩写，是一种轻量级的数据交换格式，常被用于Web应用程序中，也被广泛地应用于非Web应用程序中。python的json库可以方便地将python中的数据转换为JSON格式数据，并支持将JSON格式数据转换为python中的数据类型。
二、发展史
JSON格式最早由Douglas Crockford在2001年提出，不久以后被广泛使用。
目前，JSON格式已成为前后端数据交换的主流格式之一。Python的JSON模块最早于2009年出现在Python 2.6版本中，用于处理json数据格式，提供了对JSON解析和序列化的支持。随着时间的推移，json模块也在后续的版本中得到了改进和扩展，支持了更多的功能和用法，更好地与Python的其他模块集成，如pandas、numpy、requests等。
现在，json模块已经成为python的一个标准库，是开发Python应用不可或缺的重要部分。
三、主要功能详解
1.json.dumps()
json.dumps()是json模块中最常用的函数之一，用于将一个python对象序列化为json编码字符串。函数原型如下：
json.dumps(obj, *, skipkeys=False, ensure_ascii=True, check_circular=True, allow_nan=True, cls=None, indent=None, separators=None, default=None, sort_keys=False, **kw)
其中，obj表示需要序列化的json对象，其他参数用于控制序列化过程。常用参数解释如下：
参数名 | 含义
------- | -------
skipkeys| 如果遇到某些非法格式的Python数据类型，则抛出TypeError异常。如果skipkeys为True，这些非法格式的数据类型将被跳过，不会引发TypeError异常，默认值为False。
ensure_ascii| 默认True，它保证输出的每个字符都是ASCII字符。如果有些字符不能被编码成ASCII字符，它们会被转义为Unicode转义字符。
indent| 顾名思义，这个参数用于控制缩进格式。如果它的值是一个非负整数，输出的JSON字符串就会分行缩进，而且每次缩进两个空格。如果它的值为None，默认不缩进。
separators| 序列化之后的字符串中不同部分的分隔符。默认为(‘,’, ‘:’)。
sort_keys| 用于指定是否按照键进行排序，默认为False。
示例代码：
import json
data = {
"name": "张三",
"age": 18,
"hobbies": ["reading", "music"],
"info": {
"address": "北京市朝阳区",
"phone": "18888888888"
}
}
json_str = json.dumps(data, ensure_ascii=False, indent=4)
print(json_str)
输出结果：
{
"name": "张三",
"age": 18,
"hobbies": [
"reading",
"music"
],
"info": {
"address": "北京市朝阳区",
"phone": "18888888888"
}
}
2.json.loads()
json.loads()是json模块中另一个常用的函数，用于将一个json编码的字符串解码为python对象。函数原型如下：
json.loads(s, *, cls=None, object_hook=None, parse_float=None, parse_int=None, parse_constant=None, object_pairs_hook=None, **kw)
其中，s表示需要解码的字符串，其他参数用于控制解码过程。常用参数解释如下：
参数名|含义
cls|支持自定义类的解码器，需要继承一个JSONDecoder类并重载其中的decode方法。默认值为None。
object_hook|支持自定义解码过程中的钩子函数，用于控制解码后生成的python对象的格式和类型。对于json串中的每个Python对象，该函数将会被调用一次。默认为None。
object_pairs_hook|类似于object_hook，但是处理的是Python对象而不是Python字典。默认为None。
示例代码：
import json
json_str = '''
{
"name": "李四",
"age": 25,
"hobbies": ["swimming", "playing games"],
"info": {
"address": "上海市黄浦区",
"phone": "16666666666"
}
}
'''
data = json.loads(json_str)
print(type(data))
print(data)
输出结果：
<class 'dict'>
{'name': '李四', 'age': 25, 'hobbies': ['swimming', 'playing games'], 'info': {'address': '上海市黄浦区', 'phone': '16666666666'}}
3.json.load()和json.dump()
如果需要从一个文件中读取json数据或者将数据写入到文件中，则可以使用json.load()和json.dump()函数。其中，json.load()用于从文件中读取json数据，json.dump()用于将json数据写入到文件中。函数原型如下：
json.load(fp, *, cls=None, object_hook=None, parse_float=None, parse_int=None, parse_constant=None, object_pairs_hook=None, **kw)
json.dump(obj, fp, *, skipkeys=False, ensure_ascii=True, check_circular=True, allow_nan=True, cls=None, indent=None, separators=None, default=None, sort_keys=False, **kw)
其中，fp表示文件指针对象，可以是一个以读模式或写模式打开的文件对象，也可以是一个文件名字符串。其他参数的含义与json.loads()和json.dumps()函数类似，不再赘述。
示例代码：
import json
# 将json数据写入到文件中
data = {
"name": "王五",
"age": 30,
"hobbies": ["travelling", "photography"],
"info": {
"address": "广州市天河区",
"phone": "13666666666"
}
}
with open('data.json', 'w') as f:
json.dump(data, f, ensure_ascii=False, indent=4)
# 从文件中读取json数据
with open('data.json', 'r') as f:
data = json.load(f)
print(type(data))
print(data)
输出结果：
<class 'dict'>
{'name': '王五', 'age': 30, 'hobbies': ['travelling', 'photography'], 'info': {'address': '广州市天河区', 'phone': '13666666666'}}
4.json.JSONEncoder和json.JSONDecoder
json.JSONEncoder和json.JSONDecoder是json模块中用于自定义json编码和解码过程的类。如果需要将一个自定义类序列化为json字符串或将json字符串反序列化为自定义类对象，则可以通过继承json.JSONEncoder和json.JSONDecoder来实现自定义的转换过程。
示例代码：
import json
class Student:
def __init__(self, name, age, hobbies):
self.name = name
self.age = age
self.hobbies = hobbies
# 自定义Encoder类
class StudentEncoder(json.JSONEncoder):
def default(self, obj):
if isinstance(obj, Student):
return {
'name': obj.name,
'age': obj.age,
'hobbies': obj.hobbies
}
else:
return super().default(obj)
# 自定义Decoder类
class StudentDecoder(json.JSONDecoder):
def __init__(self, *args, **kwargs):
super().__init__(object_hook=self.dict_to_student, *args, **kwargs)
def dict_to_student(self, d):
if 'name' in d and 'age' in d and 'hobbies' in d:
return Student(d['name'], d['age'], d['hobbies'])
else:
return d
# 自定义类序列化
student = Student('张三', 18, ['reading', 'music'])
json_str = json.dumps(student, cls=StudentEncoder, ensure_ascii=False, indent=4)
print(json_str)
# 自定义类反序列化
json_str = '''
[
{
"name": "张三",
"age": 18,
"hobbies": [
"reading",
"music"
]
},
{
"name": "李四",
"age": 20,
"hobbies": [
"swimming",
"playing games"
]
}
]
'''
students = json.loads(json_str, cls=StudentDecoder)
print(type(students))
for s in students:
print(s.__dict__)
输出结果：
{
"name": "张三",
"age": 18,
"hobbies": [
"reading",
"music"
]
}
<class 'list'>
{'name': '张三', 'age': 18, 'hobbies': ['reading', 'music']}
{'name': '李四', 'age': 20, 'hobbies': ['swimming', 'playing games']}
四、总结
Python的JSON模块是一个内置标准库，是python标准库中不可或缺的一部分，可以方便地将python中的数据转换为JSON格式数据，并支持将JSON格式数据转换为python中的数据类型。同时，json模块也支持自定义转换过程，以满足更加复杂的应用场景。
JSON模块中主要的函数有：dumps()、dump()、loads()和load()。其中dumps()函数将Python内置数据类型转换为JSON字符串，dump()函数将Python内置数据类型转换为JSON格式数据并输出到文件中，loads()函数将JSON字符串转化为Python内置数据类型，load()函数将文件中的JSON格式数据转化为Python内置数据类型。
除此之外，JSON模块中的其他函数还包括：Python对象转化为JSON对象。
在使用JSON模块的过程中，需注意JSON的标准格式。同时，JSON模块在对Python内置数据类型进行解析或者生成数据时，会调用特定对象的 json() 方法，所以在使用JSON模块的时候，需要注意Python对象的定义，尽量满足 json() 方法的调用要求，以实现更好的数据序列化与反序列化效果。
