在Python 中将类对象序列化为JSON

序列化（Serialization）指的是将数据结构或对象状态转换为可以存储或传输的格式的过程。其中，将数据转换成JSON格式是常见的序列化方式之一。Python 中提供了通用的序列化模块 json 来实现将数据转换为JSON格式，其中也包括对象的序列化操作。

下面是将 Python 类对象序列化为 JSON 的完整操作步骤：

1. 导入 JSON 模块

json 模块是 Python 内置的模块，使用前需要导入。在 Python 中通过以下代码导入 json 模块：

python
import json

1. 定义类对象及其实例化对象

定义需要序列化的类及其实例化对象，例如以下代码一个Person类定义了一个人名和年龄属性：

python
class Person:
def __init__(self, name, age):
self.name = name
self.age = age
p = Person('Tom', 12)

1. 自定义JSON编码函数

json 模块不能直接将 Python 类对象序列化为 JSON 格式，需要先对类对象进行自定义的编码，将其转换为 json.dumps() 函数可以接受的 Python 数据结构：例如 list、dict 等。

自定义的编码函数需要调用 json.JSONEncoder() 类中的具体方法进行编码。例如以下代码自定义了一个编码函数 encode_person：

```python
class PersonEncoder(json.JSONEncoder):
def default(self, obj):
if isinstance(obj, Person):
return {'name': obj.name, 'age': obj.age}
return json.JSONEncoder.default(self, obj)

def encode_person(person):
return json.dumps(person, cls=PersonEncoder)
```

此处定义的编码函数将 Person 对象编码成一个包含 name 和 age 两个属性的字典（dict）。

1. 序列化对象

最后将 Python 对象转化为 JSON 对象即可。使用 json.dumps() 函数完成对象的序列化操作，代码如下：

python
person_json = encode_person(p)
print(person_json) # 输出：{"name": "Tom", "age": 12}

在执行序列化操作时，需要进行自定义编码的类对象要作为 json.dumps() 函数的参数 cls 传给函数。

下面展示两个示例：

示例1：将多种数据类型放入对象中

定义一个包含列表和元组的对象：

class Data:
    def __init__(self):
        self.items = [1, 2, 3]
        self.coords = (10, 20, 30)

可以定义一个自定义编码函数，将列表和元组按照其类型转换为不同的JSON格式。代码如下：

class DataEncoder(json.JSONEncoder):
    def default(self, obj):
        if isinstance(obj, Data):
            return {'items': obj.items, 'coords': ','.join(map(str, obj.coords))}
        return super().default(obj)

def encode_data(data):
    return json.dumps(data, cls=DataEncoder)

然后创建Data实例，将其序列化：

data = Data()
json_data = encode_data(data)
print(json_data)    # 输出：{"items": [1, 2, 3], "coords": "10,20,30"}

示例2：将嵌套对象序列化为JSON

定义一个嵌套结构的对象：

class Car:
    def __init__(self, make, model, year):
        self.make = make
        self.model = model
        self.year = year

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

使用自定义编码函数将嵌套对象序列化：

class CarEncoder(json.JSONEncoder):
    def default(self, obj):
        if isinstance(obj, Car):
            return {'make': obj.make, 'model': obj.model, 'year': obj.year}
        return super().default(obj)

class PersonEncoder(json.JSONEncoder):
    def default(self, obj):
        if isinstance(obj, Person):
            return {'name': obj.name, 'age': obj.age, 'car': obj.car}
        return super().default(obj)

def encode_person(person):
    return json.dumps(person, cls=PersonEncoder, indent=4)

car = Car('Nissan', 'GT-R', 2020)
person = Person('Tom', 12, car)
json_person = encode_person(person)
print(json_person)

输出为：

{
    "name": "Tom",
    "age": 12,
    "car": {
        "make": "Nissan",
        "model": "GT-R",
        "year": 2020
    }
}

即成功将嵌套对象序列化为 JSON 格式。