苦练Python第60天：json模块——让Python和JSON“无缝互译”的神兵利器

前言

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欢迎来到 苦练Python第60天！

今天，咱们把" 数据交换界的普通话 "------JSON，彻底讲透！

用 Python 内置的 json 模块，10 分钟搞定 序列化、反序列化、自定义类型、命令行校验 全套技能。

学完它，你将彻底告别手写字符串拼接、正则解析等上古操作，优雅地完成 前后端通信、配置文件读写、单元测试断言、爬虫数据落地 等高频场景。

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🎯 今日收获预览

• 基础四件套：dump / dumps / load / loads 一次讲清
• 进阶四件套：自定义编码器、解码钩子、紧凑/美化输出、命令行神器
• 八大参数拆解：每个细节都配上代码
• 实战三板斧：配置文件热加载、API 数据校验、单元测试比对
• 常见坑位：NaN、Infinity、重复键、编码陷阱一次排雷

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🧊 热身：为什么不用手撸？

灵魂三问：

1. 你要不要处理转义 \"、\u1234？
2. 你要不要兼容 datetime、Decimal、UUID？
3. 你要不要让 diff 工具一眼看懂？

json 模块全帮你 封装好了 ，还自带 UTF-8 自动识别。

一句话： 不要重复造轮子，除非你想加班。

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🗡️ 第一式：基础四件套

1. json.dumps() vs json.dump()

函数	输出目标	典型用法
json.dumps(obj)	返回 str	打日志、发网络
json.dump(obj, fp)	写入 文件对象	写文件、写 socket

一句话记忆： 带 s 的 return string，不带 s 的写文件。

import json, io
data = {'name': '青铜三', 'age': 18}

# 写内存
s = json.dumps(data, ensure_ascii=False)
print(s)                       # {"name": "青铜三", "age": 18}

# 写文件
with open('user.json', 'w', encoding='utf-8') as f:
    json.dump(data, f, ensure_ascii=False, indent=2)

2. json.loads() vs json.load()

函数	输入源	典型用法
json.loads(s)	str/bytes/bytearray	解析 HTTP 响应
json.load(fp)	文件对象	读配置文件

一句话记忆： 带 s 的吃字符串，不带 s 的吃文件。

# 从字符串解析
user = json.loads('{"name": "青铜三", "age": 18}')
print(user)                    # {'name': '青铜三', 'age': 18}

# 从文件解析
with open('user.json', encoding='utf-8') as f:
    user = json.load(f)

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🧰 第二式：八大参数拆解

json.dumps() / json.dump() 共用参数

参数	作用	示例
ensure_ascii=True	非 ASCII 转义 \uXXXX	设为 False 保留中文
indent=None	美化缩进	indent=4 或 "\t"
sort_keys=False	按键排序	回归测试必备
separators=None	分隔符	(',', ':') 最紧凑
default=None	序列化不了时回调	自定义 datetime
skipkeys=False	非 str 键跳过	True 时跳过而非抛错
allow_nan=True	支持 NaN/Infinity	False 时严格模式抛错
check_circular=True	循环引用检查	False 提升速度但危险

json.loads() / json.load() 共用参数

参数	作用	示例
object_hook=None	把 dict 变自定义对象	实现 __complex__
object_pairs_hook=None	接收有序键值对	实现重复键警告
parse_float=float	浮点解析器	换成 decimal.Decimal
parse_int=int	整数解析器	换成 float
parse_constant=None	处理 -Infinity/Infinity/NaN	自定义抛错

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🧬 第三式：自定义类型完全指南

🔧 序列化 datetime

import json, datetime
def dt_default(o):
    if isinstance(o, datetime.datetime):
        return o.isoformat(timespec='seconds')
    raise TypeError

log = {'time': datetime.datetime.now()}
print(json.dumps(log, default=dt_default, ensure_ascii=False))
# {"time": "2025-08-13T09:57:00"}

🔧 反序列化转回 datetime

def dt_hook(d):
    if 'time' in d:
        d['time'] = datetime.datetime.fromisoformat(d['time'])
    return d
log = json.loads('{"time": "2025-08-13T09:57:00"}', object_hook=dt_hook)
print(log['time'], type(log['time']))
# 2025-08-13 09:57:00 <class 'datetime.datetime'>

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🧪 第四式：命令行神器 json.tool

不用写脚本，一行命令 验证 + 美化！

# 美化
$ echo '{"name":"青铜三","skills":["python","go"]}' | python -m json.tool --no-ensure-ascii
{
    "name": "青铜三",
    "skills": [
        "python",
        "go"
    ]
}

# 校验
$ echo '{1.2:3}' | python -m json.tool
Expecting property name enclosed in double quotes: line 1 column 2 (char 1)

CLI 选项速查
--sort-keys 按键排序
--no-ensure-ascii 保留中文
--indent 4 指定缩进
--json-lines 每行一个 JSON

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🎯 实战三板斧

实战 1：配置文件热加载

import json, time, os

def hot_reload(path):
    last = 0
    while True:
        mtime = os.path.getmtime(path)
        if mtime > last:
            last = mtime
            with open(path, encoding='utf-8') as f:
                conf = json.load(f)
            print('配置已热更新:', conf)
        time.sleep(1)

hot_reload('config.json')

实战 2：API 单元测试断言

import json, requests, unittest

class TestAPI(unittest.TestCase):
    def test_user(self):
        resp = requests.get('https://api.xxx.com/user/1')
        self.assertEqual(resp.headers['Content-Type'], 'application/json')
        data = resp.json()
        with open('tests/user_golden.json', encoding='utf-8') as f:
            golden = json.load(f)
        self.assertEqual(data, golden)

实战 3：爬虫断点续传

import os, json, requests, hashlib

def download(url, meta_path='meta.json'):
    meta = {}
    if os.path.exists(meta_path):
        meta = json.load(open(meta_path))
    etag = requests.head(url).headers.get('ETag')
    if meta.get(url) == etag:
        print('👌 已下载且未更新，跳过')
        return
    # 真正下载 ...
    meta[url] = etag
    json.dump(meta, open(meta_path, 'w'), indent=2)

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🧭 常见坑位汇总

场景	症状	解决
浮点精度	0.1+0.2 != 0.3	用 Decimal + parse_float
NaN/Infinity	不是合法 JSON	设 allow_nan=False 或自定义 parse_constant
重复键	只保留最后一个	用 object_pairs_hook 捕捉
超大整数	JS 丢失精度	转字符串或 Decimal
非 str 键	自动转 str，顺序乱	用 sort_keys=True 回归测试

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🧩 类比时间：json 和异地恋

• json.dumps() = 把思念写成信 (str)
• json.dump() = 把信投进邮筒 (文件)
• json.loads() = 收到信读出来 (解析)
• json.load() = 直接去邮筒拿信 (文件)
• json.default() = 不会写的方言找翻译
• json.object_hook() = 读信时脑补对象

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