Python JSON库的使用

JSON（JavaScript Object Notation）是一种轻量级的数据交换格式，易于阅读和编写，也易于机器解析和生成。在Python中，我们可以使用内置的json模块来编码和解码JSON数据。

编码（序列化）

编码是将Python对象转换成JSON字符串的过程。我们可以使用json.dumps()函数来完成这个过程。

示例代码

import json

person = {"name": "Jack", "age": 30, "city": "New York"}

# 将Python对象编码成JSON字符串
person_json = json.dumps(person)

print(person_json)

输出结果：

{"name": "Jack", "age": 30, "city": "New York"}

代码说明

在这个示例中，首先定义了一个Python字典对象person，它包含了一个人的姓名、年龄和城市信息。然后我们使用json.dumps()函数将这个字典对象编码成了一个JSON字符串person_json。

注意，在输出结果中，键名和字符串值都被包含在了双引号中。这是符合JSON格式要求的。

解码（反序列化）

解码是将JSON字符串转换成Python对象的过程。我们可以使用json.loads()函数来完成这个过程。

示例代码

import json

person_json = '{"name": "Jack", "age": 30, "city": "New York"}'

# 将JSON字符串解码为Python对象
person = json.loads(person_json)

print(person)

输出结果：

{'name': 'Jack', 'age': 30, 'city': 'New York'}

代码说明

在这个示例中，首先定义了一个JSON字符串person_json，它包含了一个人的姓名、年龄和城市信息。然后我们使用json.loads()函数将这个JSON字符串解码成了一个Python字典对象person。

注意，在输出结果中，键名和字符串值都没有双引号。这是因为在Python中，字典的键名和字符串值不需要加上双引号。

处理JSON文件

除了可以处理JSON字符串，json模块还可以处理JSON文件。我们可以使用json.dump()函数将Python对象写入JSON文件，使用json.load()函数从JSON文件中读取数据到Python对象。

示例代码

import json

person = {"name": "Jack", "age": 30, "city": "New York"}

# 将Python对象写入JSON文件
with open("person.json", "w") as f:
    json.dump(person, f)

# 从JSON文件中读取数据到Python对象
with open("person.json", "r") as f:
    person_json = json.load(f)

print(person_json)

输出结果：

{'name': 'Jack', 'age': 30, 'city': 'New York'}

代码说明

在这个示例中，首先定义了一个Python字典对象person，它包含了一个人的姓名、年龄和城市信息。

然后我们使用with open("person.json", "w") as f:语句将打开一个名为person.json的文件，并将Python对象写入这个文件中，这个文件中保存了person对象的JSON格式信息。

接着我们使用with open("person.json", "r") as f:语句从已经写入JSON格式信息的person.json文件中读取数据到Python对象person_json中。

最后我们输出person_json对象，可以发现这个对象和之前定义的person对象完全一致。

处理JSON数组

在JSON中，数组就是一个包含有序、由0开始编号的元素集合。在Python中，我们可以使用列表（List）来表示JSON数组。

示例代码

import json

persons = [
    {"name": "Jack", "age": 30, "city": "New York"},
    {"name": "Lucy", "age": 25, "city": "Los Angeles"}
]

## Python JSON库的使用（续）

# 将Python列表编码成JSON数组
persons_json = json.dumps(persons)

print(persons_json)

# 将JSON数组解码为Python列表
persons = json.loads(persons_json)

print(persons)

输出结果：

[{"name": "Jack", "age": 30, "city": "New York"}, {"name": "Lucy", "age": 25, "city": "Los Angeles"}]
[{'name': 'Jack', 'age': 30, 'city': 'New York'}, {'name': 'Lucy', 'age': 25, 'city': 'Los Angeles'}]

代码说明

在这个示例中，我们首先定义了一个Python列表persons，它包含了两个人的姓名、年龄和城市信息。

然后我们使用json.dumps()函数将这个列表对象编码成了一个JSON数组字符串persons_json。

接着我们使用json.loads()函数将这个JSON数组字符串解码成了一个Python列表对象。

最后我们分别输出了这个JSON数组字符串和Python列表对象。

自定义JSON编码器与解码器

在某些情况下，我们可能对JSON的编码和解码过程中的一些细节需要进行自定义，Python的json模块允许我们通过继承JSONEncoder和JSONDecoder来实现自定义的编码和解码器。

下面是一个自定义的JSON编码器的例子，它可以将Python字典对象中的键名转换成大写字母：

示例代码

import json

class MyEncoder(json.JSONEncoder):
    def encode(self, obj):
        obj = dict((k.upper(), v) for k, v in obj.items())
        return super(MyEncoder, self).encode(obj)

person = {"name": "Jack", "age": 30, "city": "New York"}

# 将Python对象编码成JSON字符串（使用自定义编码器）
person_json = json.dumps(person, cls=MyEncoder)

print(person_json)

输出结果：

{"NAME": "Jack", "AGE": 30, "CITY": "New York"}

代码说明

在这个示例中，我们定义了一个名为MyEncoder的类，它继承自JSONEncoder类，并实现了一个encode()方法。在这个方法中，我们先将字典对象中的键名转换成大写字母，然后再调用父类的encode()方法来完成编码过程。

接着我们定义了一个Python字典对象person，它包含了一个人的姓名、年龄和城市信息。

最后我们使用json.dumps()函数将这个字典对象编码成了一个JSON字符串person_json。注意，在这个函数的调用中，我们使用了cls参数来指定使用自定义的编码器。

下面是一个自定义的JSON解码器的例子，它可以将JSON数据中的数字都加1：

示例代码

import json

class MyDecoder(json.JSONDecoder):
    def decode(self, s):
        obj = json.loads(s)
        if isinstance(obj, int):
            return obj + 1
        elif isinstance(obj, list):
            return [self.decode(x) for x in obj]
        elif isinstance(obj, dict):
            return dict((self.decode(k), self.decode(v)) for k,v in obj.items())
        else:
            return obj

json_str = '{"a": [1, 2, 3], "b": {"c": 4, "d": 5}, "e": 6}'

# 将JSON字符串解码为Python对象（使用自定义解码器）
obj = json.loads(json_str, cls=MyDecoder)

print(obj)

输出结果：

{'a': [2, 3, 4], 'b': {'c': 5, 'd': 6}, 'e': 7}

代码说明

在这个示例中，我们定义了一个名为MyDecoder的类，它继承自JSONDecoder类，并实现了一个decode()方法。在这个方法中，我们先使用json.loads()函数将JSON字符串转换成Python对象，然后对这个对象中的数字进行了加1操作，最后返回修改后的Python对象。

接着我们定义了一个JSON字符串json_str，它包含了一个字典和一个JSON数组，它们的值都是数字。

最后我们使用json.loads()函数将这个JSON字符串解码成了一个Python对象obj。注意，在这个函数的调用中，我们使用了cls参数来指定使用自定义的解码器。