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Python3 pickle對(duì)象串行化代碼實(shí)例解析

 更新時(shí)間:2020年03月23日 10:39:17   作者:愛(ài)編程的小灰灰  
這篇文章主要介紹了Python3 pickle對(duì)象串行化代碼實(shí)例解析,文中通過(guò)示例代碼介紹的非常詳細(xì),對(duì)大家的學(xué)習(xí)或者工作具有一定的參考學(xué)習(xí)價(jià)值,需要的朋友可以參考下

1.pickle對(duì)象串行化

pickle模塊實(shí)現(xiàn)了一個(gè)算法可以將任意的Python對(duì)象轉(zhuǎn)換為一系列字節(jié)。這個(gè)過(guò)程也被稱(chēng)為串行化對(duì)象??梢詡鬏敾虼鎯?chǔ)表示對(duì)象的字節(jié)流,然后再重新構(gòu)造來(lái)創(chuàng)建有相同性質(zhì)的新對(duì)象。

1.1 編碼和解碼字符串中的數(shù)據(jù)

第一個(gè)例子使用dumps()將一個(gè)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)編碼為一個(gè)字符串,然后把這個(gè)字符串打印到控制臺(tái)。它使用了一個(gè)完全由內(nèi)置類(lèi)型構(gòu)成的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。任何類(lèi)的實(shí)例都可以pickled,如后面的例子所示。

import pickle
import pprint
data = [{'a': 'A', 'b': 2, 'c': 3.0}]
print('DATA:', end=' ')
pprint.pprint(data)
data_string = pickle.dumps(data)
print('PICKLE: {!r}'.format(data_string))

默認(rèn)的,pickle將以一種二進(jìn)制格式寫(xiě)入,在Python 3程序之間共享時(shí)這種格式兼容性最好。

數(shù)據(jù)串行化后,可以寫(xiě)到一個(gè)文件、套接字、管道或者其他位置。之后可以讀取這個(gè)文件,將數(shù)據(jù)解除pickled,以便用同樣的值構(gòu)造一個(gè)新對(duì)象。

import pickle
import pprint
data1 = [{'a': 'A', 'b': 2, 'c': 3.0}]
print('BEFORE: ', end=' ')
pprint.pprint(data1)
data1_string = pickle.dumps(data1)
data2 = pickle.loads(data1_string)
print('AFTER : ', end=' ')
pprint.pprint(data2)
print('SAME? :', (data1 is data2))
print('EQUAL?:', (data1 == data2))

新構(gòu)造的對(duì)象等于原來(lái)的對(duì)象,但并不是同一個(gè)對(duì)象。

1.2 處理流

除了dumps()和loads(),pickle還提供了一些便利函數(shù)來(lái)處理類(lèi)似文件的流??梢韵蛞粋€(gè)流寫(xiě)多個(gè)對(duì)象,然后從流讀取這些對(duì)象,而無(wú)須事先知道要寫(xiě)多少個(gè)對(duì)象或者這些對(duì)象多大。

import io
import pickle
class SimpleObject:
  def __init__(self, name):
    self.name = name
    self.name_backwards = name[::-1]
    return
data = []
data.append(SimpleObject('pickle'))
data.append(SimpleObject('preserve'))
data.append(SimpleObject('last'))
# Simulate a file.
out_s = io.BytesIO()
# Write to the stream
for o in data:
  print('WRITING : {} ({})'.format(o.name, o.name_backwards))
  pickle.dump(o, out_s)
  out_s.flush()
# Set up a read-able stream
in_s = io.BytesIO(out_s.getvalue())
# Read the data
while True:
  try:
    o = pickle.load(in_s)
  except EOFError:
    break
  else:
    print('READ  : {} ({})'.format(
      o.name, o.name_backwards))

這個(gè)例子使用兩個(gè)BytesIO緩沖區(qū)來(lái)模擬流。第一個(gè)緩沖區(qū)接收pickled的對(duì)象,它的值被填入第二個(gè)緩沖區(qū),load()讀取這個(gè)緩沖區(qū)。簡(jiǎn)單的數(shù)據(jù)庫(kù)格式也可以使用pickle來(lái)存儲(chǔ)對(duì)象。shelve模塊就是這樣一個(gè)實(shí)現(xiàn)。

除了存儲(chǔ)數(shù)據(jù),pickle對(duì)于進(jìn)程間通信也很方便。例如,os.fork()和os.pipe()可以用來(lái)建立工作進(jìn)程,從一個(gè)管道讀取作業(yè)指令,并把結(jié)果寫(xiě)至另一個(gè)管道。管理工作線(xiàn)程池以及發(fā)送作業(yè)和接收響應(yīng)的核心代碼可以重用,因?yàn)樽鳂I(yè)和響應(yīng)對(duì)象不必基于一個(gè)特定的類(lèi)。使用管道或套接字時(shí),在轉(zhuǎn)儲(chǔ)各個(gè)對(duì)象之后不要忘記刷新輸出,以便將數(shù)據(jù)通過(guò)連接推送到另一端。參見(jiàn)multiprocessing模塊來(lái)了解一個(gè)可重用的工作線(xiàn)程池管理器。

1.3 重構(gòu)對(duì)象的問(wèn)題

處理定制類(lèi)時(shí),pickled的類(lèi)必須出現(xiàn)在讀取pickle的進(jìn)程所在的命名空間里。只會(huì)pickled這個(gè)實(shí)例的數(shù)據(jù),而不是類(lèi)定義。類(lèi)名用于查找構(gòu)造函數(shù),以便在解除pickled時(shí)參見(jiàn)新對(duì)象。下面這個(gè)例子將一個(gè)類(lèi)的實(shí)例寫(xiě)至一個(gè)文件。

import pickleclass SimpleObject:
  def __init__(self, name):
    self.name = name
    l = list(name)
    l.reverse()
    self.name_backwards = ''.join(l)
if __name__ == '__main__':
  data = []
  data.append(SimpleObject('pickle'))
  data.append(SimpleObject('preserve'))
  data.append(SimpleObject('last'))
  with open('Test.py', 'wb') as out_s:
    for o in data:
      print('WRITING: {} ({})'.format(
        o.name, o.name_backwards))
      pickle.dump(o, out_s)

運(yùn)行這個(gè)腳本時(shí),會(huì)根據(jù)作為命令行參數(shù)給定的名字來(lái)創(chuàng)建一個(gè)文件。

通過(guò)簡(jiǎn)單的嘗試加載而得到的pickled對(duì)象將會(huì)失敗。

import pickle
with open('Test.py', 'rb') as in_s:
  while True:
    try:
      o = pickle.load(in_s)
    except EOFError:
      break
    else:
      print('READ: {} ({})'.format(
        o.name, o.name_backwards))

這個(gè)版本失敗的原因在于并沒(méi)有SimpleObject類(lèi)。

修正后的版本從原腳本導(dǎo)入了SimpleObject,這一次運(yùn)行會(huì)成功。在導(dǎo)入列表的最后增加了import語(yǔ)句后,現(xiàn)在腳本就能找到這個(gè)類(lèi)并構(gòu)造對(duì)象了。

from demo import SimpleObject

現(xiàn)在允許修改后的腳本會(huì)生成期望的結(jié)果。

1.4Unpicklable的對(duì)象

并不是所有對(duì)象都是可pickled的。套接字、文件句柄、數(shù)據(jù)庫(kù)連接以及其他運(yùn)行時(shí)狀態(tài)依賴(lài)于操作系統(tǒng)或其他進(jìn)程的對(duì)象,其可能無(wú)法用一種有意義的方式保存。如果對(duì)象包含不可pickled的屬性,則可以定義__getstate__()和__setstate__()來(lái)返回所pickled實(shí)例的狀態(tài)的一個(gè)子集。

__getstate__()方法必須返回一個(gè)對(duì)象,其中包含所pickled對(duì)象的內(nèi)部狀態(tài)。表示狀態(tài)的一種便利方式是使用字典,不過(guò)值可以是任意的可pickled對(duì)象。保存狀態(tài),然后再?gòu)膒ickle加載對(duì)象時(shí)將所保存的狀態(tài)傳入__setstate__()。

import pickle
class State:
  def __init__(self, name):
    self.name = name
  def __repr__(self):
    return 'State({!r})'.format(self.__dict__)
class MyClass:
  def __init__(self, name):
    print('MyClass.__init__({})'.format(name))
    self._set_name(name)
  def _set_name(self, name):
    self.name = name
    self.computed = name[::-1]
  def __repr__(self):
    return 'MyClass({!r}) (computed={!r})'.format(
      self.name, self.computed)
  def __getstate__(self):
    state = State(self.name)
    print('__getstate__ -> {!r}'.format(state))
    return state
  def __setstate__(self, state):
    print('__setstate__({!r})'.format(state))
    self._set_name(state.name)
inst = MyClass('name here')
print('Before:', inst)
dumped = pickle.dumps(inst)
reloaded = pickle.loads(dumped)
print('After:', reloaded)

這個(gè)例子使用了一個(gè)單獨(dú)的State對(duì)象來(lái)保存MyClass的內(nèi)部狀態(tài)。從pickle加載MyClass的一個(gè)實(shí)例時(shí),會(huì)向__setstate__()傳入一個(gè)State實(shí)例,用來(lái)初始化這個(gè)對(duì)象。

1.5 循環(huán)引用

pickle協(xié)議會(huì)自動(dòng)處理對(duì)象之間的循環(huán)引用,所以復(fù)雜數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)不需要任何特殊的處理。

import pickle
class Node:
  """A simple digraph
  """
  def __init__(self, name):
    self.name = name
    self.connections = []
  def add_edge(self, node):
    "Create an edge between this node and the other."
    self.connections.append(node)
  def __iter__(self):
    return iter(self.connections)
def preorder_traversal(root, seen=None, parent=None):
  """Generator function to yield the edges in a graph.
  """
  if seen is None:
    seen = set()
  yield (parent, root)
  if root in seen:
    return
  seen.add(root)
  for node in root:
    recurse = preorder_traversal(node, seen, root)
    for parent, subnode in recurse:
      yield (parent, subnode)
def show_edges(root):
  "Print all the edges in the graph."
  for parent, child in preorder_traversal(root):
    if not parent:
      continue
    print('{:>5} -> {:>2} ({})'.format(
      parent.name, child.name, id(child)))
# Set up the nodes.
root = Node('root')
a = Node('a')
b = Node('b')
c = Node('c')
# Add edges between them.
root.add_edge(a)
root.add_edge(b)
a.add_edge(b)
b.add_edge(a)
b.add_edge(c)
a.add_edge(a)
print('ORIGINAL GRAPH:')
show_edges(root)
# Pickle and unpickle the graph to create
# a new set of nodes.
dumped = pickle.dumps(root)
reloaded = pickle.loads(dumped)
print('\nRELOADED GRAPH:')
show_edges(reloaded)

重新加載的節(jié)點(diǎn)并不是同一個(gè)對(duì)象,但保持了節(jié)點(diǎn)之間的關(guān)系,而且如果對(duì)象有多個(gè)引用,那么只會(huì)重新加載這個(gè)對(duì)象的一個(gè)副本。要驗(yàn)證這兩點(diǎn),可以在通過(guò)pickle傳遞節(jié)點(diǎn)之前和之后檢查節(jié)點(diǎn)的id()值。

以上就是本文的全部?jī)?nèi)容,希望對(duì)大家的學(xué)習(xí)有所幫助,也希望大家多多支持腳本之家。

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