Python之json模块

JSON (JavaScript Object Notation),由 RFC 7159 (它取代了 RFC 4627) 和 ECMA-404 指定,是一个受 JavaScript 的对象字面值句法启发的轻量级数据交换格式。JSON独立于编程语言的文本格式来存储和表示数据,现在大部分的数据传输基本使用的都是json格式,经常要从json里面拿到自己想要的数据也就是解析json,python提供了工具帮助我们解析json。

json简介

json就是一串表达数据的字符串,字符串有一定的语法规则约束:

  • json表达的数据是键值数据,与python中的dict十分相识;
  • 数据项之间使用逗号分割;
  • 使用斜杆来转义\字符
  • 数据项的值支持整数、浮点数、字符串、逻辑值,null等
  • 数据项的值支持数组,数组数据使用中括号括起来
  • 多个数据项可以组合成一个对象,对象数据使用大括号括起来。
javascript 复制代码
{
    "name": "Kamishiro Rize",
    "age": 22,
    "occupation": "firefighter",
    "traits": [
        "Eagle Eyed",
        "Fast Healer",
        "High Thirst",
        "Hearty Appetite"
    ]
}

JSON 与 Python 的数据结构和对应关系如下:

JSON Python
object dict
array list,tuple
string str,unicode
number (int) int, long
number (real) float
true True
false False
null None

解析json

json.loads(s , * , cls=None , object_hook=None , parse_float=None , parse_int=None , parse_constant=None , object_pairs_hook=None , **kw)

将字符串解析为python对象

参数说明:

  • s:一个包含 JSON 文档的 str, bytes 或 bytearray 对象
  • cls:解析器,默认是JSONDecoder ,也可以使用自定义的JSONDecoder子类作为解析器
  • object_hook 是一个将附带任意已解码的对象字面值 (即 dict) 来调用的可选函。object_hook 的返回值会代替 dict 使用。 此特性可被用于实现自定义解码器 (例如 JSON-RPC 的类型提示)。
  • object_pairs_hook 是一个可选的函数,它会被调用于每一个有序列表对解码出的对象字面量。 object_pairs_hook 的返回值将会取代原本的 dict 。这一特性能够被用于实现自定义解码器。如果 object_hook 也被定义, object_pairs_hook 优先。
  • parse_float ,如果指定,将与每个要解码 JSON 浮点数的字符串一同调用。默认状态下,相当于 float(num_str) 。可以用于对 JSON 浮点数使用其它数据类型和语法分析程序 (比如 decimal.Decimal )。
  • parse_int ,如果指定,将与每个要解码 JSON 整数的字符串一同调用。默认状态下,相当于 int(num_str) 。可以用于对 JSON 整数使用其它数据类型和语法分析程序 (比如 float )。
  • parse_constant ,如果指定,将要与以下字符串中的一个一同调用: '-Infinity''Infinity''NaN' 。如果遇到无效的 JSON 数字则可以使用它引发异常。
python 复制代码
import json

jsonstr = '{ \
    "name": "Kamishiro Rize",\
    "age": 22,\
    "occupation": "firefighter",\
    "traits": [\
        "Eagle Eyed",\
        "Fast Healer",\
        "High Thirst",\
        "Hearty Appetite"\
    ]\
}'

# print(jsonstr)
jo = json.loads(jsonstr)
print(type(jo))
print(jo)

'''
<class 'dict'>
{'name': 'Kamishiro Rize', 'age': 22, 'occupation': 'firefighter', 'traits': ['Eagle Eyed', 'Fast Healer', 'High Thirst', 'Hearty Appetite']}
'''

上面的例子可以看出,json字符串被解析为一个dict的对象。具体json是如何解析的,是由JSONDecoder来实现的。

解码器JSONDecoder

class json.JSONDecoder(* , object_hook=None , parse_float=None , parse_int=None , parse_constant=None , strict=True , object_pairs_hook=None)

解码器的参数和解析函数的参数大部分相同,相同的部分含义也一致。

默认情况下,解码执行以下翻译:

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

它还将"NaN"、"Infinity"和"-Infinity"理解为它们对应的"float"值,这超出了JSON规范。

主要的方法有:

decode(s)

解析s,如果给定的 JSON 文档无效则将引发 JSONDecodeError。

raw_decode(s)

从 s 中解码出 JSON 文档(以 JSON 文档开头的一个 str 对象)并返回一个 Python 表示形式为 2 元组以及指明该文档在 s 中结束位置的序号。

这可以用于从一个字符串解码JSON文档,该字符串的末尾可能有无关的数据。

解析json文件

json.load(fp , * , cls=None , object_hook=None , parse_float=None , parse_int=None , parse_constant=None , object_pairs_hook=None , **kw)

对json文件fp进行解析(fp对象要支持read()方法),其他参数与loads完全一致。

生成json

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)

将一个python对象生成json的str对象。

参数说明:

  • obj:待生成json串的python对象;
  • skipkeys:如果 skipkeys 是 true (默认为 False),那么那些不是基本对象(包括 str, int、float、bool、None)的字典的键会被跳过;否则引发一个 TypeError。
  • ensure_ascii:如果 ensure_ascii 是 true (即默认值),输出保证将所有输入的非 ASCII 字符转义。如果 ensure_ascii 是 false,这些字符会原样输出。
  • check_circular:如果 check_circular 为假值 (默认值: True),那么容器类型的循环引用检查会被跳过并且循环引用会引发 RecursionError (或者更糟的情况)。
  • allow_nan:如果 allow_nan 是 false(默认为 True),那么在对严格 JSON 规格范围外的 float 类型值(nan、inf 和 -inf)进行序列化时会引发一个 ValueError。如果 allow_nan 是 true,则使用它们的 JavaScript 等价形式(NaN、Infinity 和 -Infinity)。
  • cls:默认使用编码器JSONEncoder,也可以指定自己定义的JSONEncoder子类作为编码器进行个性化编码。
  • indent:如果 indent 是一个非负整数或者字符串,那么 JSON 数组元素和对象成员会被美化输出为该值指定的缩进等级。 如果缩进等级为零、负数或者 "",则只会添加换行符。 None (默认值) 选择最紧凑的表达。 使用一个正整数会让每一层缩进同样数量的空格。 如果 indent 是一个字符串 (比如 "\t"),那个字符串会被用于缩进每一层。
  • separators: 当被指定时,separators 应当是一个 (item_separator, key_separator) 元组。当 indentNone 时,默认值取 (', ', ': '),否则取 (',', ': ')。为了得到最紧凑的 JSON 表达式,你应该指定其为 (',', ':') 以消除空白字符。
  • default:当 default 被指定时,其应该是一个函数,每当某个对象无法被序列化时它会被调用。它应该返回该对象的一个可以被 JSON 编码的版本或者引发一个 TypeError。如果没有被指定,则会直接引发 TypeError。
  • sort_keys:如果 sort_keys 是 true(默认为 False),那么字典的输出会以键的顺序排序。
python 复制代码
import json

# python object(dictionary) to be dumped
dict1 ={
    "emp1":{
        "name":"Lisa",
        "designation":"programmer",
        "age":34,
        "salary":54000.01
    },
    "emp2":{
        "name":"Elis",
        "designation":"Trainee",
        "age":24,
        "salary":40000.00
    },
}
jdict1 = json.dumps(dict1)
print(jdict1)
jdict1 = json.dumps(dict1, indent = 6)
print(jdict1)

'''
{"emp1": {"name": "Lisa", "designation": "programmer", "age": 34, "salary": 54000.01}, "emp2": {"name": "Elis", "designation": "Trainee", "age": 24, "salary": 40000.0}}
{
      "emp1": {
            "name": "Lisa",
            "designation": "programmer",
            "age": 34,
            "salary": 54000.01
      },
      "emp2": {
            "name": "Elis",
            "designation": "Trainee",
            "age": 24,
            "salary": 40000.0
      }
}
'''

编码器JSONEncoder

class json.JSONEncoder(* , skipkeys=False , ensure_ascii=True , check_circular=True , allow_nan=True , sort_keys=False , indent=None , separators=None , default=None)

用于Python数据结构的可扩展JSON编码器。

默认支持以下对象和类型:

Python JSON
dict object -- 对象
list, tuple array
str string
int, float, int 和 float 派生的枚举 数字
True true
False false
None null

除了上面这些类型,JSONEncoder不支持自定义的类型,需要自己写基于上面这个编码器的子类。

主要方法:

default(o)

在子类中实现这种方法使其返回 o 的可序列化对象,或者调用基础实现(引发 TypeError )。

encode(o)

返回 Python o 数据结构的 JSON 字符串表达方式。

iterencode(o)

编码给定对象 o ,并且让每个可用的字符串表达方式。

python 复制代码
import json

class Base:
    def __init__(self, id, desc):
        self.id = id
        self.desc = desc

    def foo(self):
        print(f'Base {self.id=}, {self.desc=}')

IDSTART = 1100001

class Teacher(Base):
    def __init__(self, name, course):
        self.name = name
        self.course = course

class Student(Base):
    def __init__(self, name, age):
        self.name = name
        self.age = age
        self.score = {'Chinese':90, 'Math':95, 'English':90}
        self.tearchers = [Teacher('Chen', 'Chinese'), Teacher('Wang', 'Math'), Teacher('Su', 'English')]
        global IDSTART
        IDSTART += 1
        super().__init__(IDSTART, 'Student ' + name)

    def foo(self):
        print(f'Student {self.name=}, {self.age=}')


class MyEncoder(json.JSONEncoder):
    def default(self, obj):
        if type(obj) not in (dict, list, tuple, str, int, float, True, False, None):
            return  str(vars(obj))

        return json.JSONEncoder.default(self, obj)


b = Base(10011, 'Base Object')
b.foo()
jb = json.dumps(b, cls=MyEncoder)
print(jb)

s = Student('John', 12)
s.foo()
js = json.dumps(s, cls=MyEncoder)
print(js)

'''
Base self.id=10011, self.desc='Base Object'
"{'id': 10011, 'desc': 'Base Object'}"
Student self.name='John', self.age=12
"{'name': 'John', 'age': 12, 'score': {'Chinese': 90, 'Math': 95, 'English': 90}, 'tearchers': [<__main__.Teacher object at 0x10fede450>, <__main__.Teacher object at 0x10fe05a50>, <__main__.Teacher object at 0x10fede510>], 'id': 1100002, 'desc': 'Student John'}"
'''

生成json文件

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)

将python对象以json格式写入文件fp(支持write()方法)

json 模块始终产生 str 对象而非 bytes 对象。因此,fp.write() 必须支持 str 输入。

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