JSON文件存储
JSON，全称为JavaScript Object Notation, 也就是JavaScript对象标记，它通过对象和数组的组合来表示数据，构造简洁但是结构化程度非常高，是一种轻量级的数据交换格式。今天，我们就来了解如何利用Python保存数据到JSON文件。
1. 对象和数组
在JavaScript语言中，一切都是对象。因此，任何支持的类型都可以通过JSON来表示，例如字符串、数字、对象、数组等，但是对象和数组是比较特殊且常用的两种类型，下面简要介绍一下它们。
对象：它在JavaScript中是使用花括号
{}包裹起来的内容，数据结构为{key1：value1, key2：value2, ...}的键值对结构。在面向对象的语言中，key为对象的属性，value为对应的值。键名可以使用整数和字符串来表示。值的类型可以是任意类型。数组：数组在JavaScript中是方括号
[]包裹起来的内容，数据结构为["java", "javascript", "vb", ...]的索引结构。在JavaScript中，数组是一种比较特殊的数据类型，它也可以像对象那样使用键值对，但还是索引用得多。同样，值的类型可以是任意类型。
所以，一个JSON对象可以写为如下形式：
1 2 3 4 5 6 7 8 9 | [{ "name": "Bob", "gender": "male", "birthday": "1992-10-18" }, { "name": "Selina", "gender": "female", "birthday": "1995-10-18" }] |
由中括号包围的就相当于列表类型，列表中的每个元素可以是任意类型，这个示例中它是字典类型，由大括号包围。
JSON可以由以上两种形式自由组合而成，可以无限次嵌套，结构清晰，是数据交换的极佳方式。
2. 读取JSON
Python为我们提供了简单易用的库来实现JSON文件的读写操作，我们可以调用库的loads()方法将JSON文本字符串转为JSON对象，可以通过dumps()方法将JSON对象转为文本字符串。
例如，这里有一段JSON形式的字符串，它是str类型，我们用Python将其转换为可操作的数据结构，如列表或字典：
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 | import json
str = ''' [{ "name": "Bob", "gender": "male", "birthday": "1992-10-18" }, { "name": "Selina", "gender": "female", "birthday": "1995-10-18" }] ''' print(type(str)) data = json.loads(str) print(data) print(type(data)) |
运行结果如下：
1 2 3 | <class 'str'> [{'name': 'Bob', 'gender': 'male', 'birthday': '1992-10-18'}, {'name': 'Selina', 'gender': 'female', 'birthday': '1995-10-18'}] <class 'list'> |
这里使用loads()方法将字符串转为JSON对象。由于最外层是中括号，所以最终的类型是列表类型。
这样一来，我们就可以用索引来获取对应的内容了。例如，如果想取第一个元素里的name属性，就可以使用如下方式：
1 2 | data[0]['name'] data[0].get('name') |
得到的结果都是：
1 | Bob |
通过中括号加0索引，可以得到第一个字典元素，然后再调用其键名即可得到相应的键值。获取键值时有两种方式，一种是中括号加键名，另一种是通过get()方法传入键名。这里推荐使用get()方法，这样如果键名不存在，则不会报错，会返回None。另外，get()方法还可以传入第二个参数（即默认值），示例如下：
1 2 | data[0].get('age') data[0].get('age', 25) |
运行结果如下：
1 2 | None 25 |
这里我们尝试获取年龄age，其实在原字典中该键名不存在，此时默认会返回None。如果传入第二个参数（即默认值），那么在不存在的情况下返回该默认值。
值得注意的是，JSON的数据需要用双引号来包围，不能使用单引号。例如，若使用如下形式表示，则会出现错误：
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 | import json
str = ''' [{ 'name': 'Bob', 'gender': 'male', 'birthday': '1992-10-18' }] ''' data = json.loads(str) |
运行结果如下：
1 | json.decoder.JSONDecodeError: Expecting property name enclosed in double quotes: line 3 column 5 (char 8) |
这里会出现JSON解析错误的提示。这是因为这里数据用单引号来包围，请千万注意JSON字符串的表示需要用双引号，否则loads()方法会解析失败。
如果从JSON文本中读取内容，例如这里有一个data.文本文件，其内容是刚才定义的JSON字符串，我们可以先将文本文件内容读出，然后再利用loads()方法转化：
1 2 3 4 5 6 | import json
with open('data.json', 'r') as file: str = file.read() data = json.loads(str) print(data) |
运行结果如下：
1 | [{'name': 'Bob', 'gender': 'male', 'birthday': '1992-10-18'}, {'name': 'Selina', 'gender': 'female', 'birthday': '1995-10-18'}] |
3. 输出JSON
另外，我们还可以调用dumps()方法将JSON对象转化为字符串。例如，将上例中的列表重新写入文本：
1 2 3 4 5 6 7 8 9 | import json
data = [{ 'name': 'Bob', 'gender': 'male', 'birthday': '1992-10-18' }] with open('data.json', 'w') as file: file.write(json.dumps(data)) |
利用dumps()方法，我们可以将JSON对象转为字符串，然后再调用文件的write()方法写入文本，结果如图5-2所示。
图5-2 写入结果
另外，如果想保存JSON的格式，可以再加一个参数indent，代表缩进字符个数。示例如下：
1 2 | with open('data.json', 'w') as file: file.write(json.dumps(data, indent=2)) |
此时写入结果如图5-3所示。
图5-3 写入结果
这样得到的内容会自动带缩进，格式会更加清晰。
另外，如果JSON中包含中文字符，会怎么样呢？例如，我们将之前的JSON的部分值改为中文，再用之前的方法写入到文本：
1 2 3 4 5 6 7 8 9 | import json
data = [{ 'name': '王伟', 'gender': '男', 'birthday': '1992-10-18' }] with open('data.json', 'w') as file: file.write(json.dumps(data, indent=2)) |
写入结果如图5-4所示。
图5-4 写入结果
可以看到，中文字符都变成了Unicode字符，这并不是我们想要的结果。
为了输出中文，还需要指定参数ensure_ascii为False，另外还要规定文件输出的编码：
1 2 | with open('data.json', 'w', encoding='utf-8') as file: file.write(json.dumps(data, indent=2, ensure_ascii=False)) |
写入结果如图5-5所示。
图5-5 写入结果
可以发现，这样就可以输出JSON为中文了。
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