python标准库模块之json库的基础用法

当我们需要在不同的技术栈之间交换数据时，我们需要一种简便易行的方式，以确保数据格式的一致性。在Python中，JSON（JavaScript Object Notation）是一种流行的格式，它被广泛用于数据交换，因为它易于阅读和理解，并且它的轻量性可以轻松地处理大量数据。Python中有一个标准库模块json库专门用于JSON的编码和解码。

基本用法

json.dumps方法将Python对象（比如list, tuple, dict等）转换为一个JSON格式的字符串，而json.loads方法将JSON格式的字符串转换为Python对象。

下面，让我们看一个简单的示例。

import json

python_object = {
    "name": "Alice",
    "age": 25,
    "languages": ["Python", "JavaScript", "Golang"],
    "married": False
}

json_string = json.dumps(python_object)

print(json_string)

在这个示例中，我们需要导入json模块，然后定义一个Python对象，并使用dumps()方法将它转换为一个JSON格式的字符串。最后，我们可以打印输出这个JSON字符串。

输出结果为：

{"name": "Alice", "age": 25, "languages": ["Python", "JavaScript", "Golang"], "married": false}

你可以看到，输出结果是一个JSON格式的字符串。

下面是将JSON格式的字符串转换为Python对象的实例代码：

import json

json_string = '{"name": "Alice", "age": 25, "languages": ["Python", "JavaScript", "Golang"], "married": false}'

python_object = json.loads(json_string)

print(python_object)

在这个示例中，我们使用loads()函数将JSON格式的字符串转换为Python对象，并打印输出该Python对象。

输出结果为：

{'name': 'Alice', 'age': 25, 'languages': ['Python', 'JavaScript', 'Golang'], 'married': False}

你可以看到，输出结果是Python对象。注意，输出结果中，所有的字符串都被转化为了Python字符类型的数据。数字类型和布尔类型也被正确地转换成了Python的数字类型和布尔类型。同时，列表也被正确转换为了Python列表。

高级用法

在Python中，除了基本的数据类型，还有一些特殊的数据类型，其中包括datetime类型和自定义类对象。在这种情况下，我们需要使用json模块的另外两个函数：json.JSONEncoder.default()和json.JSONDecoder.object_hook()。

下面，让我们看几个案例。

自定义datetime类型

import json
from datetime import datetime

class CustomEncoder(json.JSONEncoder):
    def default(self, obj):
        if isinstance(obj, datetime):
            return obj.strftime('%Y-%m-%d %H:%M:%S')
        return super().default(obj)

# Python对象
my_object = {
    "name": "Bob",
    "age": 18,
    "birthday": datetime(2003, 8, 15)
}

# 自定义Encoder
encoder = CustomEncoder()

# 转换为JSON格式的字符串
json_string = encoder.encode(my_object)

print(json_string)

在这个示例中，我们定义了一个CustomEncoder类，该类继承自json.JSONEncoder类，并覆盖了default()方法来处理datetime类型的值。我们还定义了一个Python对象，其中包括datetime类型的值，然后使用我们定义的CustomEncoder将其转换为JSON格式的字符串。

输出结果为：

{"name": "Bob", "age": 18, "birthday": "2003-08-15 00:00:00"}

你可以看到，输出结果中，datetime类型的值已经被正确转换为了字符串类型的数据。

自定义类对象

import json

class Person:
    def __init__(self, name, age):
        self.name = name
        self.age = age

    def __str__(self):
        return f'Name: {self.name}, Age: {self.age}'

class PersonDecoder(json.JSONDecoder):
    def object_hook(self, dct):
        if '_type' in dct and dct['_type'] == 'person':
            return Person(dct['name'], dct['age'])
        return dct

person = Person("Tom", 20)

# 转化为JSON格式字符串
json_string = json.dumps({"person": person.__dict__, "_type": "person"})

# 自定义Decoder
decoder = PersonDecoder()

# JSON字符串转Python对象
result = decoder.decode(json_string)

print(result)

在这个示例中，我们定义了一个名为Person的类对象，它有两个属性：name和age，并定义了一个__str__()方法，用于打印Person对象的数据。我们还定义了一个PersonDecoder类，该类继承自json.JSONDecoder类，并覆盖了object_hook()方法来处理Person类对象的转换。我们还创建了一个Person对象，然后使用json.dumps()将其转换为JSON格式的字符串，并传递了一个包含对象类型的键"_type"。

最后，我们使用我们定义的PersonDecoder类解码JSON格式的字符串，并获得一个新的Person对象，并输出它的数据。

输出结果为：

Name: Tom, Age: 20

你可以看到，输出结果中，Python对象已经被正确地还原为自定义的类对象。