python怎么用json文件

Python怎么用json文件：从基础到实践的全面指南

在Python开发中,JSON（JavaScript Object Notation）作为一种轻量级的数据交换格式，因其可读性强、易于解析和生成，被广泛应用于配置文件存储、API数据交互、数据持久化等场景，Python内置了json模块，让我们能高效地读写JSON文件，本文将从基础概念出发，详细介绍Python操作JSON文件的完整流程，包括读取、写入、处理复杂数据及常见问题解决。

JSON与Python的数据类型映射

在操作JSON文件前,需明确JSON格式与Python数据类型的对应关系，这是正确解析和生成数据的基础：

读取JSON文件：json.load()与json.loads()

读取JSON文件是常见操作,Python的json模块提供了两种核心方法：json.load()（从文件对象读取）和json.loads()（从字符串解析）。

从文件读取JSON：json.load()

假设有一个名为config.json的配置文件，内容如下：

{
    "app_name": "数据可视化工具",
    "version": "1.2.0",
    "features": ["图表生成", "数据导出", "实时更新"],
    "settings": {
        "theme": "dark",
        "language": "zh_CN",
        "max_items": 100
    },
    "is_beta": false
}

使用json.load()读取该文件的代码如下：

import json
# 打开JSON文件（推荐使用with语句，自动管理文件资源）
with open('config.json', 'r', encoding='utf-8') as file:
    data = json.load(file)  # 从文件对象解析JSON数据为Python对象
# 解析后的data是Python字典，可直接操作
print(f"应用名称: {data['app_name']}")
print(f"功能列表: {data['features']}")
print(f"设置信息: {data['settings']}")

说明：

• open()中的encoding='utf-8'是推荐设置，避免中文等非ASCII字符乱码。
• with语句能确保文件在操作完成后自动关闭，即使发生异常也不会导致资源泄漏。

从字符串解析JSON：json.loads()

如果JSON数据以字符串形式存在（例如从API响应或用户输入获取），可用json.loads()解析：

json_str = '{"name": "张三", "age": 25, "hobbies": ["阅读", "编程"]}'
data = json.loads(json_str)  # 解析为Python字典
print(f"姓名: {data['name']}")
print(f"爱好: {data['hobbies'][0]}")

写入JSON文件：json.dump()与json.dumps()

将Python对象保存为JSON文件时,需使用json.dump()（写入文件对象）和json.dumps()（转换为字符串）。

将Python对象写入文件：json.dump()

假设要将一个Python字典保存为JSON文件：

import json
data = {
    "project": "机器学习项目",
    "team": ["Alice", "Bob", "Charlie"],
    "parameters": {
        "learning_rate": 0.01,
        "epochs": 100
    },
    "status": "进行中"
}
# 写入JSON文件
with open('project.json', 'w', encoding='utf-8') as file:
    json.dump(data, file, ensure_ascii=False, indent=4)  # 格式化写入

说明：

• ensure_ascii=False：允许非ASCII字符（如中文）直接写入，避免转义为\u格式。
• indent=4：指定缩进为4个空格，使JSON文件格式化，可读性更强（若省略，JSON会以紧凑格式写入，无换行和缩进）。

将Python对象转换为字符串：json.dumps()

如果需要将JSON数据作为字符串使用（例如嵌入HTTP请求或打印到控制台）：

data = {"name": "李四", "scores": [88, 92, 76]}
json_str = json.dumps(data, ensure_ascii=False, indent=2)
print("JSON字符串:")
print(json_str)

输出：

{
  "name": "李四",
  "scores": [
    88,
    92,
    76
  ]
}

处理复杂数据：自定义编码与解码

当Python对象包含datetime、自定义类等JSON不直接支持的数据类型时，直接使用json.dump()会报错（如TypeError: Object of type datetime is not JSON serializable），此时需通过default参数自定义编码函数，或通过object_hook参数自定义解码函数。

自定义编码：处理datetime等类型

假设数据包含datetime对象，需将其转换为字符串：

import json
from datetime import datetime
data = {
    "event": "会议",
    "time": datetime.now(),  # datetime对象
    "participants": ["张三", "李四"]
}
# 自定义编码函数
def datetime_encoder(obj):
    if isinstance(obj, datetime):
        return obj.strftime("%Y-%m-%d %H:%M:%S")  # 转换为字符串
    raise TypeError(f"Object of type {type(obj)} is not JSON serializable")
# 写入文件，使用default参数指定编码函数
with open('event.json', 'w', encoding='utf-8') as file:
    json.dump(data, file, ensure_ascii=False, indent=4, default=datetime_encoder)

输出event.json：

{
    "event": "会议",
    "time": "2023-10-01 14:30:00",
    "participants": [
        "张三",
        "李四"
    ]
}

自定义解码：还原自定义类对象

如果JSON文件中存储了自定义类的实例信息（如{"class": "User", "name": "王五", "age": 30}），需在读取时还原为类对象：

import json
class User:
    def __init__(self, name, age):
        self.name = name
        self.age = age
    def __repr__(self):
        return f"User(name='{self.name}', age={self.age})"
# 自定义解码函数
def user_decoder(dct):
    if dct.get("__class__") == "User":
        return User(name=dct["name"], age=dct["age"])
    return dct
# 假设JSON文件内容为：{"__class__": "User", "name": "王五", "age": 30}
json_str = '{"__class__": "User", "name": "王五", "age": 30}'
user = json.loads(json_str, object_hook=user_decoder)
print(user)  # 输出: User(name='王五', age=30)
print(type(user))  # 输出: <class '__main__.User'>

常见问题与解决方案

中文乱码问题

现象：写入JSON文件后，中文显示为\u转义字符（如"name": "\u4e2d\u6587"）。
解决：在json.dump()或json.dumps()中设置ensure_ascii=False。

文件不存在或权限错误

现象：open()文件时抛出FileNotFoundError或PermissionError。
解决：

• 检查文件路径是否正确（推荐使用os.path模块处理路径）。

• 确保程序对文件有读写权限（如Linux/macOS下的chmod命令）。

• 使用try-except捕获异常并处理：

  import json
  import os
  file_path = "data.json"
  if not os.path.exists(file_path):
      print(f"文件 {file_path} 不存在，将创建新文件")
  try:
      with open(file_path, 'r', encoding='utf-8') as file:
          data = json.load(file)
  except FileNotFoundError:
      data = {}  # 初始化空字典
  except PermissionError:
      print("无权限访问文件，请检查权限")
      exit()

JSON格式错误

现象：json.load()或json.loads()抛出json.JSONDecodeError，通常因JSON字符串