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

Python中JSON的常用方法

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。