JSON序列与反序列

一、定义

JSON（JavaScript Object Notation，JavaScript对象表示法，读作“Jason”）是一种由道格拉斯·克罗克福特构想和设计、轻量级的数据交换语言，该语言以易于让人阅读的文字为基础，用来传输由属性值或者序列性的值组成的数据对象。尽管JSON是JavaScript的一个子集，但JSON是独立于语言的文本格式，并且采用了类似于C语言家族的一些习惯。

JSON 数据格式与语言无关，脱胎自JavaScript，但当前很多编程语言都支持 JSON 格式数据的生成和解析。JSON 的官方 MIME 类型是 application/json，文件扩展名是 .json。详见：https://baike.baidu.com/item/JSON/2462549?fr=aladdin

二、JSON的语法

在 JS 语言中，一切都是对象。因此，任何支持的类型都可以通过 JSON 来表示，例如字符串、数字、对象、数组等。

• 对象（字典）。使用花括号。
• 数组（列表）。使用方括号。
• 整形、浮点型、布尔类型还有null类型。
• 字符串类型（字符串必须要用双引号，不能用单引号）。

注意：json本质上就是一个字符串。

三、JSON与XML比较

JSON与XML最大的不同在于XML是一个完整的标记语言，而JSON不是。这使得XML在程序判读上需要比较多的功夫。主要的原因在于XML的设计理念与JSON不同。XML利用标记语言的特性提供了绝佳的延展性（如XPath），在数据存储，扩展及高级检索方面具备对JSON的优势，而JSON则由于比XML更加小巧，以及浏览器的内建快速解析支持，使得其更适用于网络数据传输领域。

实例比较：用XML表示中国部分省市数据如下：

<?xml version="1.0" encoding="utf-8"?>
<country>
    <name>中国</name>
    <province>
        <name>黑龙江</name>
        <cities>
            <city>哈尔滨</city>
            <city>大庆</city>
        </cities>
    </province>
    <province>
        <name>广东</name>
        <cities>
            <city>广州</city>
            <city>深圳</city>
            <city>珠海</city>
        </cities>
    </province>
    <province>
        <name>台湾</name>
        <cities>
            <city>台北</city>
            <city>高雄</city>
        </cities>
    </province>
    <province>
        <name>新疆</name>
        <cities>
            <city>乌鲁木齐</city>
        </cities>
    </province>
</country>

用JSON表示如下：

{
    "name": "中国",
    "province": [{
        "name": "黑龙江",
        "cities": {
            "city": ["哈尔滨", "大庆"]
        }
    }, {
        "name": "广东",
        "cities": {
            "city": ["广州", "深圳", "珠海"]
        }
    }, {
        "name": "台湾",
        "cities": {
            "city": ["台北", "高雄"]
        }
    }, {
        "name": "新疆",
        "cities": {
            "city": ["乌鲁木齐"]
        }
    }]
}

可以看到，JSON 简单的语法格式和清晰的层次结构明显要比 XML 容易阅读，并且在数据交换方面，由于 JSON 所使用的字符要比 XML 少得多，可以大大得节约传输数据所占用的带宽。

四、JSON序列化为字符串

json.dumps（）这个函数，接受python的基本数据类型，然后将其序列化为string，注意这里的基本数据类型指的是int、float、str、list、dict、tuple。

实例：

import json

data_json = {
    "name": "中国",
    "province": [{
        "name": "黑龙江",
        "cities": {
            "city": ["哈尔滨", "大庆"]
        }
    }, {
        "name": "广东",
        "cities": {
            "city": ["广州", "深圳", "珠海"]
        }
    }, {
        "name": "台湾",
        "cities": {
            "city": ["台北", "高雄"]
        }
    }, {
        "name": "新疆",
        "cities": {
            "city": ["乌鲁木齐"]
        }
    }]
}

data_string_ascii = json.dumps(data_json)
data_string = json.dumps(data_json,ensure_ascii=False)

print(data_string_ascii)
print('数据类型为：{}'.format(type(data_string_ascii)))
print(data_string)
print('数据类型为：{}'.format(type(data_string)))

结果：

{"name": "\u4e2d\u56fd", "province": [{"name": "\u9ed1\u9f99\u6c5f", "cities": {"city": ["\u54c8\u5c14\u6ee8", "\u5927\u5e86"]}}, {"name": "\u5e7f\u4e1c", "cities": {"city": ["\u5e7f\u5dde", "\u6df1\u5733", "\u73e0\u6d77"]}}, {"name": "\u53f0\u6e7e", "cities": {"city": ["\u53f0\u5317", "\u9ad8\u96c4"]}}, {"name": "\u65b0\u7586", "cities": {"city": ["\u4e4c\u9c81\u6728\u9f50"]}}]}

数据类型为：<class 'str'>

{"name": "中国", "province": [{"name": "黑龙江", "cities": {"city": ["哈尔滨", "大庆"]}}, {"name": "广东", "cities": {"city": ["广州", "深圳", "珠海"]}}, {"name": "台湾", "cities": {"city": ["台北", "高雄"]}}, {"name": "新疆", "cities": {"city": ["乌鲁木齐"]}}]}

数据类型为：<class 'str'>

注意：json在dump的时候，只能存放ascii的字符，因此会将中文进行转义。若要显示中文，这时候我们可以使用ensure_ascii=False关闭这个特性。

五、字符串反序列化为python基本数据类型

json.loads()函数，接受一个合法字符串，然后发序列为python的基本数据类型。

import json

data_string = '{"name": "中国", "province": [{"name": "黑龙江", "cities": {"city": ["哈尔滨", "大庆"]}}, {"name": "广东", "cities": {"city": ["广州", "深圳", "珠海"]}}, {"name": "台湾", "cities": {"city": ["台北", "高雄"]}}, {"name": "新疆", "cities": {"city": ["乌鲁木齐"]}}]}'

data_json = json.loads(data_string,encoding='utf-8')

print('原数据类型为：{}'.format(type(data_string)))
print('反序列过后数据类型为：{}'.format(type(data_json)))
print(data_json)

结果：

原数据类型为：<class 'str'>

反序列过后数据类型为：<class 'dict'>

{'name': '中国', 'province': [{'name': '黑龙江', 'cities': {'city': ['哈尔滨', '大庆']}}, {'name': '广东', 'cities': {'city': ['广州', '深圳', '珠海']}}, {'name': '台湾', 'cities': {'city': ['台北', '高雄']}}, {'name': '新疆', 'cities': {'city': ['乌鲁木齐']}}]}

注意：在json.loads()前加上错误处理，否则字符串中有非法字符。而没有捕捉到，那么程序就会崩溃。

六、文件的读写操作

1、将json数据直接dump到文件中：

json模块中除了dumps函数，还有一个dump函数，这个函数可以传入一个文件指针，直接将字符串dump到文件中。示例代码如下：

import json

data_json = {
    "name": "中国",
    "province": [{
        "name": "黑龙江",
        "cities": {
            "city": ["哈尔滨", "大庆"]
        }
    }, {
        "name": "广东",
        "cities": {
            "city": ["广州", "深圳", "珠海"]
        }
    }, {
        "name": "台湾",
        "cities": {
            "city": ["台北", "高雄"]
        }
    }, {
        "name": "新疆",
        "cities": {
            "city": ["乌鲁木齐"]
        }
    }]
}

with open('city.json','w',encoding='utf-8') as fp:
    json.dump(data_json,fp,ensure_ascii=False)

city.json文件显示结果：

{"name": "中国", "province": [{"name": "黑龙江", "cities": {"city": ["哈尔滨", "大庆"]}}, {"name": "广东", "cities": {"city": ["广州", "深圳", "珠海"]}}, {"name": "台湾", "cities": {"city": ["台北", "高雄"]}}, {"name": "新疆", "cities": {"city": ["乌鲁木齐"]}}]}

注意：json在dump的时候，只能存放ascii的字符，因此会将中文进行转义。若要显示中文，这时候我们可以使用ensure_ascii=False关闭这个特性。另外，文件编码格式需要指定为uft-8，否则打开的为非中文。

2、直接从文件中读取json：

import json

with open('city.json','r',encoding='utf8') as fp:
    data_string = json.load(fp)
    print(data_string)
    print(type(data_string))

结果：

{'name': '中国', 'province': [{'name': '黑龙江', 'cities': {'city': ['哈尔滨', '大庆']}}, {'name': '广东', 'cities': {'city': ['广州', '深圳', '珠海']}}, {'name': '台湾', 'cities': {'city': ['台北', '高雄']}}, {'name': '新疆', 'cities': {'city': ['乌鲁木齐']}}]}

<class 'dict'>