如何用python转换json数据

Python JSON数据转换全攻略：从入门到精通

JSON（JavaScript Object Notation）作为一种轻量级的数据交换格式，因其易于阅读和编写，以及易于机器解析和生成，在当今的软件开发中得到了广泛应用，Python作为一门功能强大且简洁的编程语言，提供了内置的json模块，使得处理JSON数据变得异常轻松，本文将详细介绍如何使用Python进行JSON数据的转换，包括将Python对象转换为JSON字符串（序列化），以及将JSON字符串转换为Python对象（反序列化），并探讨一些常见的高级用法和注意事项。

JSON与Python数据的对应关系

在开始转换之前,了解JSON数据类型与Python数据类型之间的对应关系至关重要：

JSON 类型	Python 类型
object	dict
array	list
string	str
number (int)	int
number (real)	float
true	True
false	False
null	None

理解了这种对应关系,我们就能更好地预判转换后的数据形态。

将Python对象转换为JSON字符串（序列化）

序列化是指将Python对象（如字典、列表）转换为JSON格式字符串的过程，这主要通过json.dumps()函数（dump string）实现。

基本序列化

import json
# Python字典
python_dict = {
    "name": "张三",
    "age": 30,
    "is_student": False,
    "courses": ["数学", "英语", "物理"],
    "address": {
        "city": "北京",
        "district": "海淀区"
    }
}
# 将Python字典转换为JSON字符串
json_str = json.dumps(python_dict)
print("Python字典:")
print(python_dict)
print("\n转换后的JSON字符串:")
print(json_str)
print("\nJSON字符串类型:", type(json_str))

输出结果：

Python字典:
{'name': '张三', 'age': 30, 'is_student': False, 'courses': ['数学', '英语', '物理'], 'address': {'city': '北京', 'district': '海淀区'}}
转换后的JSON字符串:
{"name": "张三", "age": 30, "is_student": false, "courses": ["数学", "英语", "物理"], "address": {"city": "北京", "district": "海淀区"}}
JSON字符串类型: <class 'str'>

格式化输出（美化JSON）

默认情况下,json.dumps()输出的JSON字符串是紧凑的，如果我们希望输出更易读的格式（例如缩进），可以使用indent参数：

# 美化JSON输出
pretty_json_str = json.dumps(python_dict, indent=4, ensure_ascii=False)
print("\n美化后的JSON字符串:")
print(pretty_json_str)

输出结果：

美化后的JSON字符串:
{
    "name": "张三",
    "age": 30,
    "is_student": false,
    "courses": [
        "数学",
        "英语",
        "物理"
    ],
    "address": {
        "city": "北京",
        "district": "海淀区"
    }
}

indent=4：指定缩进为4个空格。
ensure_ascii=False：确保非ASCII字符（如中文）能原样输出，而不是被转义。

处理自定义对象

默认情况下,json.dumps()无法直接处理Python的自定义类对象实例，如果需要序列化自定义对象，可以通过自定义default参数来实现，该参数接受一个函数，该函数知道如何将对象转换为可序列化的类型。

class Person:
    def __init__(self, name, age):
        self.name = name
        self.age = age
    def __repr__(self):
        return f"Person(name='{self.name}', age={self.age})"
person = Person("李四", 25)
def person_serializer(obj):
    if isinstance(obj, Person):
        return {"name": obj.name, "age": obj.age}
    raise TypeError(f"Object of type {type(obj)} is not JSON serializable")
# 使用default参数
json_person = json.dumps(person, default=person_serializer, indent=4, ensure_ascii=False)
print("\n自定义对象序列化结果:")
print(json_person)

输出结果：

自定义对象序列化结果:
{
    "name": "李四",
    "age": 25
}

将JSON字符串转换为Python对象（反序列化）

反序列化是指将JSON格式字符串转换为Python对象（如字典、列表）的过程，这主要通过json.loads()函数（load string）实现。

基本反序列化

import json
# JSON字符串
json_string = '''
{
    "name": "王五",
    "age": 28,
    "is_employee": true,
    "skills": ["Python", "Java", "C++"],
    "contact": {
        "email": "wangwu@example.com",
        "phone": "13800138000"
    }
}
'''
# 将JSON字符串转换为Python字典
python_obj = json.loads(json_string)
print("JSON字符串:")
print(json_string)
print("\n转换后的Python对象:")
print(python_obj)
print("\nPython对象类型:", type(python_obj))
print("Python对象中的name:", python_obj["name"])
print("Python对象中的skills:", python_obj["skills"])

输出结果：

JSON字符串:
{
    "name": "王五",
    "age": 28,
    "is_employee": true,
    "skills": ["Python", "Java", "C++"],
    "contact": {
        "email": "wangwu@example.com",
        "phone": "13800138000"
    }
}
转换后的Python对象:
{'name': '王五', 'age': 28, 'is_employee': True, 'skills': ['Python', 'Java', 'C++'], 'contact': {'email': 'wangwu@example.com', 'phone': '13800138000'}}
Python对象类型: <class 'dict'>
Python对象中的name: 王五
Python对象中的skills: ['Python', 'Java', 'C++']

从文件读取JSON并反序列化

在实际应用中,JSON数据常常存储在文件中，我们可以使用json.load()函数（注意没有s）直接从文件对象读取并反序列化。

假设有一个名为data.json的文件，内容如下：

{
    "status": "success",
    "data": {
        "id": 123,
        "description": "这是一个示例数据"
    }
}

Python代码：

import json
try:
    with open('data.json', 'r', encoding='utf-8') as f:
        data_from_file = json.load(f)
    print("\n从文件读取的JSON数据:")
    print(data_from_file)
    print("数据类型:", type(data_from_file))
except FileNotFoundError:
    print("\n错误：未找到data.json文件")

输出结果（假设文件存在）：

从文件读取的JSON数据:
{'status': 'success', 'data': {'id': 123, 'description': '这是一个示例数据'}}
数据类型: <class 'dict'>

常见错误及处理

在进行JSON转换时,可能会遇到一些常见错误：

json.JSONDecodeError：当尝试用json.loads()解析一个不符合JSON格式的字符串时，会抛出此错误。

invalid_json_str = "{'name': '赵六', 'age': 40}"  # 注意是单引号，不符合JSON标准
try:
    json.loads(invalid_json_str)
except json.JSONDecodeError as e:
    print(f"\nJSON解析错误: {e}")

TypeError: Object of type XXX is not JSON serializable：当尝试序列化一个json.dumps()默认不支持的Python对象类型（如自定义类实例、日期时间对象等）时，会抛出此错误，解决方法是为自定义对象提供default处理器，或先将对象转换为支持的类型。

高级用法与技巧

处理日期时间对象：日期时间对象（datetime.datetime, datetime.date）默认不能直接序列化，可以自定义转换器：

from datetime import datetime, date
def datetime_serializer(obj):
    if isinstance(obj, (datetime, date)):
        return obj.isoformat()
    raise TypeError(f"Object of type {type(obj)} is not JSON serializable")
now = datetime.now()
data_with_datetime = {"current_time": now, "message": "当前时间"}
json_with_datetime = json.dumps(data_with_datetime, default=datetime_serializer, ensure_ascii=False)
print("\n包含日期时间的JSON:")
print(json_with_datetime)