序列化 json 模块

什么是序列化？

我们把变量从内存中变成可存储或传输的过程称之为序列化，在Python中叫pickling，在其他语言中也被称之为serialization，marshalling，flattening等等，都是一个意思。

将python中的列表，字典，元组，集合转换成字符串的过程就叫做序列化，反之叫做反序列化。

我们把变量从内存中变成可存储或传输的过程称之为序列化，序列化之后，就可以把序列化后的内容写入磁盘，或者通过网络传输到别的机器上。

把变量内容从序列化的对象重新读到内存里称之为反序列化，即unpickling。

序列化的目的

1、以某种存储形式使自定义对象持久化；

2、将对象从一个地方传递到另一个地方。

3、使程序更具维护性。

Json模块

所有的语言都通用,默认序列化的数据是有限的：列表、字典、元组（元组被转化为字符串的列表的形式）,布尔值,数字,None

 +-------------------+---------------+
    | Python            | JSON          |
    +===================+===============+
    | dict              | object        |
    +-------------------+---------------+
    | list, tuple       | array         |
    +-------------------+---------------+
    | str               | string        |
    +-------------------+---------------+
    | int, float        | number        |
    +-------------------+---------------+
    | True              | true          |
    +-------------------+---------------+
    | False             | false         |
    +-------------------+---------------+
    | None              | null          |
    +-------------------+---------------+

如果我们要在不同的编程语言之间传递对象，就必须把对象序列化为标准格式，比如XML，但更好的方法是序列化为JSON，因为JSON表示出来就是一个字符串，可以被所有语言读取，也可以方便地存储到磁盘或者通过网络传输。JSON不仅是标准格式，并且比XML更快，而且可以直接在Web页面中读取，非常方便。

 

查看json库所有的方法

import json

print(json.__all__)

结果:

['dump', 'dumps', 'load', 'loads', 'JSONDecoder', 'JSONDecodeError', 'JSONEncoder']

例子:

import json
dic3=('e','g')
str2=json.dumps(dic3)
print(type(str2),str2)

结果:

<class 'str'> ["e", "g"]

loads和dumps主要转化类型

import json
dic = {'k1':'v1','k2':'v2','k3':'v3'}
str_dic = json.dumps(dic)  #序列化：将一个字典转换成一个字符串
print(type(str_dic),str_dic)  #<class 'str'> {"k3": "v3", "k1": "v1", "k2": "v2"}
#注意，json转换完的字符串类型的字典中的字符串是由""表示的

dic2 = json.loads(str_dic)  #反序列化：将一个字符串格式的字典转换成一个字典
#注意，要用json的loads功能处理的字符串类型的字典中的字符串必须由""表示
print(type(dic2),dic2)  #<class 'dict'> {'k1': 'v1', 'k2': 'v2', 'k3': 'v3'}

list_dic = [1,['a','b','c'],3,{'k1':'v1','k2':'v2'}]
str_dic = json.dumps(list_dic) #也可以处理嵌套的数据类型
print(type(str_dic),str_dic) #<class 'str'> [1, ["a", "b", "c"], 3, {"k1": "v1", "k2": "v2"}]
list_dic2 = json.loads(str_dic)
print(type(list_dic2),list_dic2) #<class 'list'> [1, ['a', 'b', 'c'], 3, {'k1': 'v1', 'k2': 'v2'}]

关于json.dumps补充知识点一

json.dumps(s,ensure_ascii=True),默认的编码方式ascii,如果你输入的是中文,它会默认输出的是unicode编码结果,如果你想要得到正确的值,ensure_ascii=Flase

import json
s='中国'
print(json.dumps(s))
print(json.dumps(s,ensure_ascii=False))

结果:

"\u4e2d\u56fd"#unicode的编码结果
"中国"

json.dumps(s,default=f),dump中有一个default的参数这个参数默认为空，如果你想使用它，default后边跟一个函数名，这个函数是用来序列化对象的.

我们知道对象是不能被序列化的,我们可以编写方法来序列化对象

比如

import json

class Boy:

    def __init__(self, name, age):
        self.name = name
        self.age = age

obj = Boy('Will', 20)
# # 我们知道json是不能序列化对象的，我们可以编写方法来序列化对象
def json_boy(obj):
    if isinstance(obj, Boy):
        return {'name': obj.name, 'age': obj.age}
    return obj

json_data = json.dumps(obj, default=json_boy)

print(json_data)

结果为：

{"name": "Will", "age": 20}

load和dump主要与写入文件有关系

import json
f = open('json_file','w')
dic = {'k1':'v1','k2':'v2','k3':'v3'}
json.dump(dic,f)  #dump方法接收一个文件句柄，直接将字典转换成json字符串写入文件
f.close()

f = open('json_file')
dic2 = json.load(f)  #load方法接收一个文件句柄，直接将文件中的json字符串转换成数据结构返回
f.close()
print(type(dic2),dic2)

序列非支持的数据类型

在JSONEncoder不知道怎么去把这个数据转换成json字符串的时候，它就会去调用default()函数,所以都是重写这个函数来处理它本身不支持的数据类型，default()函数默认是直接抛异常的。

def default(self, o):
        """Implement this method in a subclass such that it returns
        a serializable object for ``o``, or calls the base implementation
        (to raise a ``TypeError``).

        For example, to support arbitrary iterators, you could
        implement default like this::

            def default(self, o):
                try:
                    iterable = iter(o)
                except TypeError:
                    pass
                else:
                    return list(iterable)
                # Let the base class default method raise the TypeError
                return JSONEncoder.default(self, o)

        """
        raise TypeError("Object of type '%s' is not JSON serializable" %
                        o.__class__.__name__)

官方举了一个序列化迭代器的例子,

我们知道json是不能序列迭代器的

i=[1,2,3,4]

b=iter(i)#生成迭代器

class JsonTex(json.JSONEncoder):
    def default(self, o):
        try:
            pass
        except TypeError as e:
            pass
        else:
            return list(o)
tt=json.dumps(b,cls=JsonTex)
print(tt,type(tt))

结果:

[1, 2, 3, 4] <class 'str'>

序列datetime类型

datetime json并不支持这种类型,如果我们要序列化,就要重写JSONEncode中的default方法

import datetime
time=datetime.datetime.today()
class JsonTex(json.JSONEncoder):
    def default(self, o):
        if isinstance(o,datetime.datetime):
            return o.strftime('%Y-%m-%d %H:%M:%S')
        else:
            raise TypeError("Object of type '%s' is not JSON serializable" %
                            o.__class__.__name__)

t=json.dumps(time,cls=JsonTex)

print(t,type(t))

结果:

"2018-07-19 13:27:19" <class 'str'>

pickle模块

pickle模块 可以序列化python中任何类型，python专有的不能和其他语言混用，序列化的结果是bytes类型。

列子:

import pickle
dic={'k1':'k2'}
str_dic=pickle.dumps(dic)
print(str_dic)

结果:

b'\x80\x03}q\x00X\x02\x00\x00\x00k1q\x01X\x02\x00\x00\x00k2q\x02s.'

用pickle序列化的数据，反序列化的时候也要用pickle。

import pickle
dic = {'k1':'v1','k2':'v2','k3':'v3'}
str_dic = pickle.dumps(dic)
print(str_dic)  #一串二进制内容

dic2 = pickle.loads(str_dic)
print(dic2)    #字典

import time
struct_time  = time.localtime(1000000000)
print(struct_time)
f = open('pickle_file','wb')
pickle.dump(struct_time,f)       dump把数据类型序列化到文档中，以bytes类型
f.close()

f = open('pickle_file','rb')
struct_time2 = pickle.load(f)
print(struct_time2.tm_year)

shelve模块

shelve模块也是python提供给我们的序列化工具，比pickle用起来更简单一些。
shelve只提供给我们一个open方法，是用key来访问的，使用起来和字典类似。

import shelve
f = shelve.open('shelve_file')
f['key'] = {'int':10, 'float':9.5, 'string':'Sample data'}  #直接对文件句柄操作，就可以存入数据
f.close()

import shelve
f1 = shelve.open('shelve_file')
existing = f1['key']  #取出数据的时候也只需要直接用key获取即可，但是如果key不存在会报错
f1.close()
print(existing)

shelve

这个模块有个限制，它不支持多个应用同一时间往同一个DB进行写操作。所以当我们知道我们的应用如果只进行读操作，我们可以让shelve通过只读方式打开DB

import shelve
f = shelve.open('shelve_file', flag='r')
existing = f['key']
f.close()
print(existing)

由于shelve在默认情况下是不会记录待持久化对象的任何修改的，所以我们在shelve.open()时候需要修改默认参数，否则对象的修改不会保存。

import shelve
f1 = shelve.open('shelve_file')
print(f1['key'])
f1['key']['new_value'] = 'this was not here before'
f1.close()

f2 = shelve.open('shelve_file', writeback=True)
print(f2['key'])
f2['key']['new_value'] = 'this was not here before'
f2.close()

设置writeback

writeback方式有优点也有缺点。优点是减少了我们出错的概率，并且让对象的持久化对用户更加的透明了；但这种方式并不是所有的情况下都需要，首先，使用writeback以后，shelf在open()的时候会增加额外的内存消耗，并且当DB在close()的时候会将缓存中的每一个对象都写入到DB，这也会带来额外的等待时间。因为shelve没有办法知道缓存中哪些对象修改了，哪些对象没有修改，因此所有的对象都会被写入。