JSON

如果我們要在不同的程式語言之間傳遞物件，就必須把物件序列化為標準格式，比如XML，但更好的方法是序列化為JSON，因為JSON表示出來就是一個字串，可以被所有語言讀取，也可以方便地儲存到磁碟或者通過網路傳輸。JSON不僅是標準格式，並且比XML更快，而且可以直接在Web頁面中讀取，非常方便。

JSON表示的物件就是標準的JavaScript語言的物件，JSON和Python內建的資料型別對應如下：

Python內建的json模組提供了非常完善的Python物件到JSON格式的轉換。我們先看看如何把Python物件變成一個JSON：

>>> import json
>>> d = dict(name='Bob', age=20, score=88)
>>> json.dumps(d)
'{"age": 20, "score": 88, "name": "Bob"}'
 

dumps()方法返回一個str，內容就是標準的JSON。類似的，dump()方法可以直接把JSON寫入一個file-like Object。

要把JSON反序列化為Python物件，用loads()或者對應的load()方法，前者把JSON的字串反序列化，後者從file-like Object中讀取字串並反序列化：

>>> json_str = '{"age": 20, "score": 88, "name": "Bob"}'
>>> json.loads(json_str)
{u'age': 20, u'score': 88, u'name': u'Bob'}
 

有一點需要注意，就是反序列化得到的所有字串物件預設都是unicode而不是str。由於JSON標準規定JSON編碼是UTF-8，所以我們總是能正確地在Python的str或unicode與JSON的字串之間轉換。

JSON進階

Python的dict物件可以直接序列化為JSON的{}，不過，很多時候，我們更喜歡用class表示物件，比如定義Student類，然後序列化：

import json

class Student(object):
    def __init__(self, name, age, score):
        self.name = name
        self.age = age
        self.score = score

s = Student('Bob', 20, 88)
print(json.dumps(s))

執行程式碼，毫不留情地得到一個TypeError：

Traceback (most recent call last):
  ...
TypeError: <__main__.Student object at 0x10aabef50> is not JSON serializable

錯誤的原因是Student物件不是一個可序列化為JSON的物件。

如果連class的例項物件都無法序列化為JSON，這肯定不合理！

別急，我們仔細看看dumps()方法的引數列表，可以發現，除了第一個必須的obj引數外，dumps()方法還提供了一大堆的可選引數：

https://docs.python.org/2/library/json.html#json.dumps

這些可選引數就是讓我們來定製JSON序列化。前面的程式碼之所以無法把Student類例項序列化為JSON，是因為預設情況下，dumps()方法不知道如何將Student例項變為一個JSON的{}物件。

可選引數default就是把任意一個物件變成一個可序列為JSON的物件，我們只需要為Student專門寫一個轉換函式，再把函式傳進去即可：

def student2dict(std):
    return {
        'name': std.name,
        'age': std.age,
        'score': std.score
    }

print(json.dumps(s, default=student2dict))

這樣，Student例項首先被student2dict()函式轉換成dict，然後再被順利序列化為JSON。

不過，下次如果遇到一個Teacher類的例項，照樣無法序列化為JSON。我們可以偷個懶，把任意class的例項變為dict：

print(json.dumps(s, default=lambda obj: obj.__dict__))

因為通常class的例項都有一個__dict__屬性，它就是一個dict，用來儲存例項變數。也有少數例外，比如定義了__slots__的class。

同樣的道理，如果我們要把JSON反序列化為一個Student物件例項，loads()方法首先轉換出一個dict物件，然後，我們傳入的object_hook函式負責把dict轉換為Student例項：

def dict2student(d):
    return Student(d['name'], d['age'], d['score'])

json_str = '{"age": 20, "score": 88, "name": "Bob"}'
print(json.loads(json_str, object_hook=dict2student))

執行結果如下：

<__main__.Student object at 0x10cd3c190>

打印出的是反序列化的Student例項物件。

小結

Python語言特定的序列化模組是pickle，但如果要把序列化搞得更通用、更符合Web標準，就可以使用json模組。

json模組的dumps()和loads()函式是定義得非常好的介面的典範。當我們使用時，只需要傳入一個必須的引數。但是，當預設的序列化或反序列機制不滿足我們的要求時，我們又可以傳入更多的引數來定製序列化或反序列化的規則，既做到了介面簡單易用，又做到了充分的擴充套件性和靈活性。