簡單介紹Python中的JSON模塊
（一）什么是json：
JSON(JavaScript Object Notation) 是一種輕量級的數(shù)據(jù)交換格式。易于人閱讀和編寫。同時也易于機(jī)器解析和生成。它基于JavaScript Programming Language, Standard ECMA-262 3rd Edition - December 1999的一個子集。JSON采用完全獨立于語言的文本格式，但是也使用了類似于C語言家族的習(xí)慣（包括C, C++, C#, Java, JavaScript, Perl, Python等）。這些特性使JSON成為理想的數(shù)據(jù)交換語言。
JSON建構(gòu)于兩種結(jié)構(gòu)：
“名稱/值”對的集合（A collection of name/value pairs）。不同的語言中，它被理解為對象（object），紀(jì)錄（record），結(jié)構(gòu)（struct），字典（dictionary），哈希表（hash table），有鍵列表（keyed list），或者關(guān)聯(lián)數(shù)組 （associative array）。
值的有序列表（An ordered list of values）。在大部分語言中，它被理解為數(shù)組（array）。
這些都是常見的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。事實上大部分現(xiàn)代計算機(jī)語言都以某種形式支持它們。這使得一種數(shù)據(jù)格式在同樣基于這些結(jié)構(gòu)的編程語言之間交換成為可能。
(二)Python JSON模塊
Python2.6開始加入了JSON模塊，無需另外下載，Python的Json模塊序列化與反序列化的過程分別是 encoding和 decoding。encoding-把一個Python對象編碼轉(zhuǎn)換成Json字符串；decoding-把Json格式字符串解碼轉(zhuǎn)換成Python對象。要使用json模塊必須先導(dǎo)入：
import json
1，簡單數(shù)據(jù)類型的處理
Python JSON模塊可以直接處理簡單數(shù)據(jù)類型（string、unicode、int、float、list、tuple、dict）。 json.dumps()方法返回一個str對象，編碼過程中會存在從python原始類型向json類型的轉(zhuǎn)化過程，具體的轉(zhuǎn)化對照如下：
json.dumps方法提供了很多好用的參數(shù)可供選擇，比較常用的有sort_keys（對dict對象進(jìn)行排序，我們知道默認(rèn)dict是無序存放的）、separators，indent等參數(shù)，dumps方法的定義為：
json.dump(obj, fp, skipkeys=False, ensure_ascii=True, check_circular=True, allow_nan=True,cls=None, indent=None, separators=None, encoding="utf-8", default=None, sort_keys=False,**kw)
使用簡單的json.dumps方法對簡單數(shù)據(jù)類型進(jìn)行編碼，例如：
obj = [[1,2,3],123,123.123,'abc',{'key1':(1,2,3),'key2':(4,5,6)}]
encodedjson = json.dumps(obj)
print 'the original list:\n',obj
print 'length of obj is:',len(repr(obj))
print 'repr(obj),replace whiteblank with *:\n', repr(obj).replace(' ','*')
print 'json encoded,replace whiteblank with *:\n',encodedjson.replace(' ','*')
輸出：（Python默認(rèn)的item separator是‘, '(不是',')，所以list無論是轉(zhuǎn)化成字符串還是json格式，成員之間都是有空格隔開的）
the original list:
[[1, 2, 3], 123, 123.123, 'abc', {'key2': (4, 5, 6), 'key1': (1, 2, 3)}]
length of obj is: 72
repr(obj),replace whiteblank with *:
[[1,*2,*3],*123,*123.123,*'abc',*{'key2':*(4,*5,*6),*'key1':*(1,*2,*3)}]
json encoded,replace whiteblank with *:
[[1,*2,*3],*123,*123.123,*"abc",*{"key2":*[4,*5,*6],*"key1":*[1,*2,*3]}]
<type 'list'>
我們接下來在對encodedjson進(jìn)行decode，得到原始數(shù)據(jù)，需要使用的json.loads()函數(shù)。loads方法返回了原始的對象，但是仍然發(fā)生了一些數(shù)據(jù)類型的轉(zhuǎn)化，上例中‘a(chǎn)bc'轉(zhuǎn)化為了unicode類型。需要注意的是，json字符串中的字典類型的key必須要用雙引號“”json.loads()才能正常解析。從json到python的類型轉(zhuǎn)化對照如下：
decodejson = json.loads(encodedjson) print 'the type of decodeed obj from json:', type(decodejson) print 'the obj is:\n',decodejson print 'length of decoded obj is:',len(repr(decodejson))
輸出：
the type of decodeed obj from json: <type 'list'>
the obj is:
[[1, 2, 3], 123, 123.123, u'abc', {u'key2': [4, 5, 6], u'key1': [1, 2, 3]}]
length of decoded obj is: 75 #比原obj多出了3個unicode編碼標(biāo)示‘u'
sort_keys排序功能使得存儲的數(shù)據(jù)更加有利于觀察，也使得對json輸出的對象進(jìn)行比較。下例中，data1和data2數(shù)據(jù)應(yīng)該是一樣的，dict存儲的無序性造成兩者無法比較。
data1 = {'b':789,'c':456,'a':123}
data2 = {'a':123,'b':789,'c':456}
d1 = json.dumps(data1,sort_keys=True)
d2 = json.dumps(data2)
d3 = json.dumps(data2,sort_keys=True)
print 'sorted data1(d1):',d1
print 'unsorted data2(d2):',d2
print 'sorted data2(d3):',d3
print 'd1==d2?:',d1==d2
print 'd1==d3?:',d1==d3
輸出：
sorted data1(d1): {"a": 123, "b": 789, "c": 456}
unsorted data2(d2): {"a": 123, "c": 456, "b": 789}
sorted data2(d3): {"a": 123, "b": 789, "c": 456}
d1==d2?: False
d1==d3?: True
indent參數(shù)是縮進(jìn)的意思，它可以使數(shù)據(jù)的存儲格式更優(yōu)雅、可讀性更強(qiáng)，這是通過增加一些冗余的空格進(jìn)行填充的。但是在解碼（json.loads()）時，空白填充會被刪除。
data = {'b':789,'c':456,'a':123}
d1 = json.dumps(data,sort_keys=True,indent=4)
print 'data len is:',len(repr(data))
print '4 indented data:\n',d1
d2 = json.loads(d1)
print 'decoded DATA:', repr(d2)
print 'len of decoded DATA:',len(repr(d2))
輸出：（可見loads時會將dumps時增加的intent 填充空格去除）
data len is: 30
4 indented data:
{
"a": 123,
"b": 789,
"c": 456
}
decoded DATA: {u'a': 123, u'c': 456, u'b': 789}
len of decoded DATA: 33
json主要是作為一種數(shù)據(jù)通信的格式存在的，無用的空格會浪費通信帶寬，適當(dāng)時候也要對數(shù)據(jù)進(jìn)行壓縮。separator參數(shù)可以起到這樣的作用，該參數(shù)傳遞是一個元組，包含分割對象的字符串，其實質(zhì)就是將Python默認(rèn)的（‘, ',': '）分隔符替換成（',',':'）。
data = {'b':789,'c':456,'a':123}
print 'DATA:', repr(data)
print 'repr(data) :', len(repr(data))
print 'dumps(data) :', len(json.dumps(data))
print 'dumps(data, indent=2) :', len(json.dumps(data, indent=4))
print 'dumps(data, separators):', len(json.dumps(data, separators=(',',':')))
輸出:
DATA: {'a': 123, 'c': 456, 'b': 789}
repr(data) : 30
dumps(data) : 30
dumps(data, indent=2) : 46
dumps(data, separators): 25
另一個比較有用的dumps參數(shù)是skipkeys，默認(rèn)為False。 dumps方法存儲dict對象時key必須是str類型，其他類型會導(dǎo)致TypeError異常產(chǎn)生，如果將skipkeys設(shè)為True則會優(yōu)雅的濾除非法keys。
data = {'b':789,'c':456,(1,2):123}
print'original data:',repr(data)
print 'json encoded',json.dumps(data,skipkeys=True)
輸出:
original data: {(1, 2): 123, 'c': 456, 'b': 789}
json encoded {"c": 456, "b": 789}
2，JSON處理自定義數(shù)據(jù)類型
json模塊不僅可以處理普通的python內(nèi)置類型，也可以處理我們自定義的數(shù)據(jù)類型，而往往處理自定義的對象是很常用的。
如果直接通過json.dumps方法對Person的實例進(jìn)行處理的話，會報錯，因為json無法支持這樣的自動轉(zhuǎn)化。通過上面所提到的json和 python的類型轉(zhuǎn)化對照表，可以發(fā)現(xiàn)，object類型是和dict相關(guān)聯(lián)的，所以我們需要把我們自定義的類型轉(zhuǎn)化為dict，然后再進(jìn)行處理。這里，有兩種方法可以使用。
方法一：自己寫轉(zhuǎn)化函數(shù)
自定義object類型和dict類型進(jìn)行轉(zhuǎn)化：encode-定義函數(shù) object2dict()將對象模塊名、類名以及__dict__存儲在一個字典并返回;decode-定義dict2object()解析出模塊名、類名、參數(shù)，創(chuàng)建新的對象并返回。在json.dumps()中通過default參數(shù)指定轉(zhuǎn)化過程中調(diào)用的函數(shù)；json.loads()則通過 object_hook指定轉(zhuǎn)化函數(shù)。
方法二：繼承JSONEncoder和JSONDecoder類，覆寫相關(guān)方法
JSONEncoder類負(fù)責(zé)編碼，主要是通過其default函數(shù)進(jìn)行轉(zhuǎn)化，我們可以重載該方法。對于JSONDecoder，亦然。
#handling private data type
#define class
class Person(object):
def __init__(self,name,age):
self.name = name
self.age = age
def __repr__(self):
return 'Person Object name : %s , age : %d' % (self.name,self.age)
#define transfer functions
def object2dict(obj):
#convert object to a dict
d = {'__class__':obj.__class__.__name__, '__module__':obj.__module__}
d.update(obj.__dict__)
return d
def dict2object(d):
#convert dict to object
if'__class__' in d:
class_name = d.pop('__class__')
module_name = d.pop('__module__')
module = __import__(module_name)
print 'the module is:', module
class_ = getattr(module,class_name)
args = dict((key.encode('ascii'), value) for key, value in d.items()) #get args
print 'the atrribute:', repr(args)
inst = class_(**args) #create new instance
else:
inst = d
return inst
#recreate the default method
class LocalEncoder(json.JSONEncoder):
def default(self,obj):
#convert object to a dict
d = {'__class__':obj.__class__.__name__, '__module__':obj.__module__}
d.update(obj.__dict__)
return d
class LocalDecoder(json.JSONDecoder):
def __init__(self):
json.JSONDecoder.__init__(self,object_hook = self.dict2object)
def dict2object(self, d):
#convert dict to object
if'__class__' in d:
class_name = d.pop('__class__')
module_name = d.pop('__module__')
module = __import__(module_name)
class_ = getattr(module,class_name)
args = dict((key.encode('ascii'), value) for key, value in d.items()) #get args
inst = class_(**args) #create new instance
else:
inst = d
return inst
#test function
if __name__ == '__main__':
p = Person('Aidan',22)
print p
#json.dumps(p)#error will be throwed
d = object2dict(p)
print 'method-json encode:', d
o = dict2object(d)
print 'the decoded obj type: %s, obj:%s' % (type(o),repr(o))
dump = json.dumps(p,default=object2dict)
print 'dumps(default = object2dict):',dump
load = json.loads(dump,object_hook = dict2object)
print 'loads(object_hook = dict2object):',load
d = LocalEncoder().encode(p)
o = LocalDecoder().decode(d)
print 'recereated encode method: ',d
print 'recereated decode method: ',type(o),o
輸出：
Person Object name : Aidan , age : 22
method-json encode: {'age': 22, '__module__': '__main__', '__class__': 'Person', 'name': 'Aidan'}
the module is: <module '__main__' from 'D:/Project/Python/study_json'>
the atrribute: {'age': 22, 'name': 'Aidan'}
the decoded obj type: <class '__main__.Person'>, obj:Person Object name : Aidan , age : 22
dumps(default = object2dict): {"age": 22, "__module__": "__main__", "__class__": "Person", "name": "Aidan"}
the module is: <module '__main__' from 'D:/Project/Python/study_json'>
the atrribute: {'age': 22, 'name': u'Aidan'}
loads(object_hook = dict2object): Person Object name : Aidan , age : 22
recereated encode method: {"age": 22, "__module__": "__main__", "__class__": "Person", "name": "Aidan"}
recereated decode method: <class '__main__.Person'> Person Object name : Aidan , age : 22
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