什么是JSON
JSON（JavaScript Object Notation）是一种轻量级的数据交换格式，易于人阅读和编写，同时也易于机器解析和生成。它基于JavaScript Programming Language, Standard ECMA-262 3rd Edition - December 1999的一个子集，但JSON是独立于语言的，很多编程语言都支持JSON格式数据的生成和解析。
JSON的构造
对象（Object）
定义：
- 对象在JSON中由花括号“{}”括起来。
- 对象内部由一系列键值对（key-value pair）组成，键值对之间用逗号分隔。
键（Key）：
- 键是一个字符串，必须用双引号括起来。
- 键名不区分大小写，但通常按照惯例使用小写字母和下划线。
值（Value）：
- 值可以是字符串、数字、布尔值（true/false）、数组、对象或null。
- 如果值是字符串，则必须用双引号括起来。
结构示例
{
"name": "Alice",
"age": 30,
"city": "New York",
"isStudent": false,
"skills": ["Python", "Java", "C++"]
}数组（Array）
定义：
- 数组在JSON中由中括号“[]”括起来。
- 数组内部由一系列值组成，这些值之间用逗号分隔。
值：
- 数组中的值可以是任何类型，包括字符串、数字、布尔值、数组、对象或null。
结构示例
[
"apple",
"banana",
"cherry",
{
"name": "Alice",
"age": 30
},
[1, 2, 3, 4, 5]
]嵌套结构
定义：
- JSON允许对象和数组之间互相嵌套，从而构造出复杂的数据结构。
结构示例
{
"name": "Bob",
"children": [
{
"name": "Alice",
"age": 10
},
{
"name": "Charlie",
"age": 7
}
],
"address": {
"street": "123 Main St",
"city": "Anytown",
"state": "CA"
}
}注意事项
数据类型：
- JSON中的数据类型比JavaScript中更为严格，只有字符串、数字、布尔值、数组、对象和null。
- 字符串必须用双引号括起来，不能使用单引号。
键名唯一性：
- 在同一个对象中，键名是唯一的，不能重复。
排序：
- JSON对象中的键值对是无序的，即键名不保证按照插入顺序排列。如果需要有序性，可以在生成JSON字符串时通过指定参数进行排序。
空值：
- JSON中可以使用null来表示空值或不存在的值。
Json在Python中的对应关系
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Python |
JSON |
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dict |
object |
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list, tuple |
array |
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str, unicode |
string |
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int, long, float |
number |
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True |
true |
|
False |
false |
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None |
null |
Python中JSON的常用方法
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方法名称 |
描述 |
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将JSON格式的字符串解析成Python对象（如字典或列表） |
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将Python对象（如字典或列表）转换成JSON格式的字符串 |
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从文件中读取JSON格式的数据，并解析成Python对象 |
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将Python对象转换成JSON格式的数据，并写入文件 |
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创建一个JSON解码器对象，用于解析JSON字符串（通常直接使用 |
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创建一个JSON编码器对象，用于将Python对象转换成JSON字符串（通常直接使用 |
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异常类，用于处理JSON解码时发生的错误 |
json.loads()
json.loads() 是Python标准库 json 模块中的一个函数，用于将JSON格式的字符串解析（解码）成Python对象。这个过程是反序列化的一部分，即将数据从一种格式（在这个情况下是JSON字符串）转换成另一种格式（在这个情况下是Python的数据结构，如字典或列表）。
参数
- s (str): 要解码的JSON字符串。
- *, **kwargs: 其他可选参数，用于指定解码行为，如 object_hook, parse_float, parse_int, parse_constant, object_pairs_hook, json_loads 等。这些参数允许用户自定义解码过程，例如将JSON对象转换成特定的Python对象类型。
返回值
Python对象：通常是字典（对应于JSON对象）或列表（对应于JSON数组）。如果JSON字符串表示的是其他类型（如字符串、数字、布尔值、null），则返回相应的Python类型。
示例
import json
# 一个简单的JSON字符串
json_str = '{"name": "Alice", "age": 30, "is_student": false}'
# 使用json.loads()将JSON字符串解析成Python对象
python_obj = json.loads(json_str)
# 打印解析后的Python对象
print(python_obj) # 输出: {'name': 'Alice', 'age': 30, 'is_student': False}
# 访问解析后的对象属性
print(python_obj['name']) # 输出: Alice
print(python_obj['age']) # 输出: 30
print(python_obj['is_student']) # 输出: False注意事项
- JSON字符串必须使用双引号（"）来包围键和字符串值。如果使用单引号（'），则会导致解码错误。
- JSON中的布尔值 true 和 false 会被转换成Python中的 True 和 False。
- JSON中的 null 会被转换成Python中的 None。
- 如果JSON字符串格式不正确（例如缺少引号、括号不匹配等），json.loads() 会抛出一个 json.JSONDecodeError 异常。
json.dumps()
json.dumps() 是Python标准库 json 模块中的一个函数，用于将Python对象编码（序列化）成JSON格式的字符串。这个过程是序列化的一部分，即将数据从一种格式（在这个情况下是Python的数据结构，如字典或列表）转换成另一种格式（在这个情况下是JSON字符串）。
参数
- obj (any): 要编码的Python对象。它通常是字典（对应于JSON对象）或列表（对应于JSON数组），但也可以是其他类型，如字符串、数字、布尔值、None等。
- skipkeys (bool, optional): 默认为False。如果字典的键不是基本类型（即str, int, float, bool, None），则设置为True可以跳过这些键；否则将引发TypeError。
- ensure_ascii (bool, optional): 默认为True。如果设置为False，则尝试将非ASCII字符（如中文）输出为\uXXXX形式的Unicode转义字符之外的字符。请注意，这可能会产生不可读的输出在非ASCII平台的print函数中，因为print函数可能会使用系统默认的编码来解码字节字符串。在Python 3.x中，字符串是Unicode的，所以这个选项主要影响字节字符串的输出。
- check_circular (bool, optional): 默认为True。如果设置为False，则跳过对容器类型的循环引用的检查（这可能会引发OverflowError）。
- allow_nan (bool, optional): 默认为True。如果设置为False，则序列化过程中会将浮点数中的NaN、Infinity和-Infinity转换为null。
- sort_keys (bool, optional): 默认为False。如果设置为True，则字典的键会按照键的Unicode码点排序。
- indent (int or str, optional): 如果指定为整数，则使用指定的缩进级别来美化输出的JSON字符串。如果指定为字符串（如\t），则使用该字符串作为缩进字符。
- separators (tuple, optional): 一个(item_separator, key_separator)元组，用于指定分隔符。默认为(', ', ‘: ‘)。如果指定为(’,’, ‘:’)，则输出的字符串会更紧凑。
- default (function, optional): 一个函数，用于将不可序列化的对象转换为一个可序列化的表示。默认情况下，不可序列化的对象会引发TypeError。
*, **kwargs: 其他可选参数，用于进一步定制序列化行为。
返回值
str: 编码后的JSON格式的字符串。
示例
import json
# 一个简单的Python对象（字典）
python_obj = {'name': 'Alice', 'age': 30, 'is_student': False}
# 使用json.dumps()将Python对象编码成JSON字符串
json_str = json.dumps(python_obj)
# 打印编码后的JSON字符串
print(json_str) # 输出: '{"name": "Alice", "age": 30, "is_student": false}'
# 使用indent参数来美化输出
pretty_json_str = json.dumps(python_obj, indent=4)
print(pretty_json_str)
# 输出:
# {
# "name": "Alice",
# "age": 30,
# "is_student": false
# }注意事项
- 编码后的JSON字符串使用双引号（"）来包围键和字符串值。
- Python中的布尔值 True 和 False 会被转换成JSON中的 true 和 false。
- Python中的 None 会被转换成JSON中的 null。
- 如果Python对象包含无法直接转换成JSON的类型（如自定义对象），则可以使用default参数来提供一个自定义的序列化函数。
- json.dumps() 不会直接写入文件；要将JSON字符串写入文件，请使用json.dump()方法。
json.load()
json.load() 是Python标准库 json 模块中的一个函数，用于从文件中读取JSON格式的数据，并将其解析（解码）成Python对象。这个过程是反序列化的一部分，即将数据从一种格式（在这个情况下是JSON文件）转换成另一种格式（在这个情况下是Python的数据结构，如字典或列表）。
参数
- fp (file-like object): 一个文件对象，它应该是一个支持.read()方法的对象，并且包含JSON格式的数据。这通常是一个打开的文件，但也可以是任何实现了文件接口的对象。
- *, **kwargs: 其他可选参数，用于指定解码行为，如 object_hook, parse_float, parse_int, parse_constant, object_pairs_hook, cls 等。这些参数允许用户自定义解码过程，例如将JSON对象转换成特定的Python对象类型。
返回值
Python对象：通常是字典（对应于JSON对象）或列表（对应于JSON数组）。如果JSON文件表示的是其他类型（如字符串、数字、布尔值、null），则返回相应的Python类型。
示例
import json
# 假设有一个名为'data.json'的文件，内容如下：
# {
# "name": "Alice",
# "age": 30,
# "is_student": false
# }
# 打开JSON文件并读取数据
with open('data.json', 'r', encoding='utf-8') as f:
python_obj = json.load(f)
# 打印解析后的Python对象
print(python_obj) # 输出: {'name': 'Alice', 'age': 30, 'is_student': False}
# 访问解析后的对象属性
print(python_obj['name']) # 输出: Alice注意事项
- 文件应该以读取模式（‘r’）打开，并且通常应该指定文件的编码（如’utf-8’），以确保正确读取文件中的字符。
- JSON文件中的字符串必须使用双引号（"）来包围键和字符串值。
- 如果JSON文件格式不正确（例如缺少引号、括号不匹配等），json.load() 会抛出一个 json.JSONDecodeError 异常。
- json.load() 直接从文件中读取并解析JSON数据，而不需要先将文件内容读入一个字符串变量。
json.dump()
json.dump() 是Python标准库 json 模块中的一个函数，用于将Python对象编码（序列化）成JSON格式，并将结果写入到一个文件中。这个过程是序列化的一部分，即将数据从一种格式（在这个情况下是Python的数据结构，如字典或列表）转换成另一种格式（在这个情况下是JSON文件）。
参数
- obj (any): 要编码的Python对象。它通常是字典（对应于JSON对象）或列表（对应于JSON数组），但也可以是其他类型，如字符串、数字、布尔值、None等。
- fp (file-like object): 一个文件对象，它应该是一个支持.write()方法的对象，用于写入JSON格式的数据。这通常是一个打开的文件，但也可以是任何实现了文件接口的对象。
- skipkeys (bool, optional): 默认为False。如果字典的键不是基本类型（即str, int, float, bool, None），则设置为True可以跳过这些键；否则将引发TypeError。
- ensure_ascii (bool, optional): 默认为True。如果设置为False，则尝试将非ASCII字符（如中文）输出为\uXXXX形式的Unicode转义字符之外的字符。请注意，在写入文件时，这通常不是问题，因为文件可以保存任何字节。但是，如果文件被当作文本文件处理（例如，在某些编辑器或查看器中打开），则可能需要确保文件的编码与ensure_ascii=False时写入的字符相匹配。
- check_circular (bool, optional): 默认为True。如果设置为False，则跳过对容器类型的循环引用的检查（这可能会引发OverflowError）。
- allow_nan (bool, optional): 默认为True。如果设置为False，则序列化过程中会将浮点数中的NaN、Infinity和-Infinity转换为null。
- sort_keys (bool, optional): 默认为False。如果设置为True，则字典的键会按照键的Unicode码点排序后写入文件。
- indent (int or str, optional): 如果指定为整数，则使用指定的缩进级别来美化输出的JSON。如果指定为字符串（如\t），则使用该字符串作为缩进字符。
- separators (tuple, optional): 一个(item_separator, key_separator)元组，用于指定分隔符。默认为(', ', ‘: ‘)。如果指定为(’,’, ‘:’)，则输出的字符串会更紧凑。
- default (function, optional): 一个函数，用于将不可序列化的对象转换为一个可序列化的表示。默认情况下，不可序列化的对象会引发TypeError。
*, **kwargs: 其他可选参数，用于进一步定制序列化行为。
返回值
None：json.dump() 不返回任何值，它将编码后的JSON数据直接写入到提供的文件对象中。
示例
import json
# 一个简单的Python对象（字典）
python_obj = {'name': 'Alice', 'age': 30, 'is_student': False}
# 打开一个文件以写入JSON数据
with open('output.json', 'w', encoding='utf-8') as f:
json.dump(python_obj, f)
# 现在'output.json'文件包含了编码后的JSON数据注意事项
- 文件应该以写入模式（‘w’、‘a’等）打开，并且通常应该指定文件的编码（如’utf-8’），以确保正确写入文件中的字符。
- 如果ensure_ascii设置为False，并且文件中包含非ASCII字符，请确保文件的编码与这些字符相匹配，否则在某些环境中可能会出现乱码。
- json.dump() 直接将Python对象编码成JSON格式并写入文件，而不需要先将数据转换成字符串。
- 如果提供的文件对象不支持.write()方法，json.dump() 会抛出一个异常。
