Εισαγωγή

Σε αυτόν τον οδηγό, θα ρίξουμε μια ματιά στον τρόπο ανάγνωσης και εγγραφής δεδομένων JSON από και σε ένα αρχείο στην Python, χρησιμοποιώντας το json μονάδα μέτρησης.

JSON (Σημειογραφία αντικειμένου JavaScript) είναι μια εξαιρετικά δημοφιλής μορφή για σειριοποίηση δεδομένων, δεδομένου του πόσο γενικά εφαρμόσιμο και ελαφρύ είναι – ενώ είναι και αρκετά φιλικό προς τον άνθρωπο. Το πιο αξιοσημείωτο είναι ότι χρησιμοποιείται ευρέως στον κόσμο της ανάπτυξης ιστού, όπου πιθανότατα θα συναντήσετε σειριακά αντικείμενα JSON που αποστέλλονται από API REST, διαμόρφωση εφαρμογής ή ακόμα και απλή αποθήκευση δεδομένων.

Δεδομένης της επικράτησης του, η ανάγνωση και η ανάλυση αρχείων (ή συμβολοσειρών) JSON είναι αρκετά συνηθισμένη και η εγγραφή JSON για αποστολή είναι εξίσου συνηθισμένη. Σε αυτόν τον οδηγό – θα ρίξουμε μια ματιά στον τρόπο αξιοποίησης του json ενότητα για ανάγνωση και εγγραφή JSON σε Python.

Εγγραφή JSON σε αρχείο με Python με json.dump() και json.dumps()

Για να γράψουμε τα περιεχόμενα JSON σε ένα αρχείο στην Python – μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε json.dump() και json.dumps(). Αυτά είναι χωριστές μεθόδους και να επιτύχετε διαφορετικά αποτελέσματα:

• json.dumps() – Σειριοποιεί ένα αντικείμενο σε μορφή JSON κορδόνι
• json.dump() – Σειροποίηση ενός αντικειμένου σε μια ροή JSON για αποθήκευση σε αρχεία ή υποδοχές

Η φυσική μορφή του JSON είναι παρόμοια με το a χάρτη στην επιστήμη των υπολογιστών – ένας χάρτης του key-value ζεύγη. Στην Python, α λεξικό είναι μια υλοποίηση χάρτη, επομένως φυσικά θα είμαστε σε θέση να αντιπροσωπεύουμε πιστά το JSON μέσω ενός dict. Ένα λεξικό μπορεί να περιέχει άλλα ένθετα λεξικά, πίνακες, booleans ή άλλους πρωτόγονους τύπους όπως ακέραιους αριθμούς και συμβολοσειρές.

:::

Σημείωση: Η ενσωματωμένη json Το πακέτο προσφέρει πολλές πρακτικές μεθόδους που μας επιτρέπουν να κάνουμε μετατροπή μεταξύ JSON και λεξικών.

:::

Τούτου λεχθέντος, ας εισάγουμε το json ενότητα, ορίστε ένα λεξικό με ορισμένα δεδομένα και στη συνέχεια μετατρέψτε το σε JSON πριν το αποθηκεύσετε σε αρχείο:

import json

data = {
    'employees' : [
        {
            'name' : 'John Doe',
            'department' : 'Marketing',
            'place' : 'Remote'
        },
        {
            'name' : 'Jane Doe',
            'department' : 'Software Engineering',
            'place' : 'Remote'
        },
        {
            'name' : 'Don Joe',
            'department' : 'Software Engineering',
            'place' : 'Office'
        }
    ]
}


json_string = json.dumps(data)
print(json_string)

Αυτο εχει ως αποτελεσμα:

{'employees': [{'name': 'John Doe', 'department': 'Marketing', 'place': 'Remote'}, {'name': 'Jane Doe', 'department': 'Software Engineering', 'place': 'Remote'}, {'name': 'Don Joe', 'department': 'Software Engineering', 'place': 'Office'}]}

Εδώ, έχουμε ένα απλό λεξικό με λίγα employees, καθένα από τα οποία έχει ένα name, department και place. ο dumps() λειτουργία του json ενότητα χωματερές ένα λεξικό σε περιεχόμενα JSON και επιστρέφει α Συμβολοσειρά JSON.

Μόλις γίνει σειριακή, μπορείτε να αποφασίσετε να το στείλετε σε άλλη υπηρεσία που θα το αποσειρώσει ή, ας πούμε, θα το αποθηκεύσει. Για να αποθηκεύσουμε αυτήν τη συμβολοσειρά JSON σε ένα αρχείο, απλώς θα ανοίξουμε ένα αρχείο σε λειτουργία εγγραφής και θα το καταγράψουμε. Εάν δεν θέλετε να εξαγάγετε τα δεδομένα σε μια ανεξάρτητη μεταβλητή για μελλοντική χρήση και θέλετε απλώς να τα απορρίψετε σε ένα αρχείο, μπορείτε να παραλείψετε το dumps() λειτουργία και χρήση dump() instad:

with open('json_data.json', 'w') as outfile:
    outfile.write(json_string)


with open('json_data.json', 'w') as outfile:
    json.dump(json_string, outfile)

Οποιοδήποτε αντικείμενο που μοιάζει με αρχείο μπορεί να περάσει στο δεύτερο όρισμα του dump() λειτουργία, ακόμα κι αν δεν είναι πραγματικό αρχείο. Ένα καλό παράδειγμα αυτού θα ήταν μια υποδοχή, η οποία μπορεί να ανοίξει, να κλείσει και να γραφτεί σε ένα αρχείο.

Ανάγνωση JSON από αρχείο με Python με json.load() και json.loads()

Η αντιστοίχιση μεταξύ των περιεχομένων του λεξικού και μιας συμβολοσειράς JSON είναι απλή, επομένως είναι εύκολη η μετατροπή μεταξύ των δύο. Η ίδια λογική όπως και με dump() και dumps() εφαρμόζεται σε load() και loads(). Μου αρέσει πολύ json.dumps(), τη json.loads() η συνάρτηση δέχεται μια συμβολοσειρά JSON και τη μετατρέπει σε λεξικό, ενώ json.load() σας επιτρέπει να φορτώσετε ένα αρχείο:

import json

with open('json_data.json') as json_file:
    data = json.load(json_file)
    print(data)

Αυτο εχει ως αποτελεσμα:

{'employees': [{'name': 'John Doe', 'department': 'Marketing', 'place': 'Remote'}, {'name': 'Jane Doe', 'department': 'Software Engineering', 'place': 'Remote'}, {'name': 'Don Joe', 'department': 'Software Engineering', 'place': 'Office'}]}

Εναλλακτικά, ας διαβάσουμε μια συμβολοσειρά JSON σε ένα λεξικό:

import json

python_dictionary = json.loads(json_string)
print(python_dictionary)

Το οποίο έχει επίσης ως αποτέλεσμα:

{'employees': [{'name': 'John Doe', 'department': 'Marketing', 'place': 'Remote'}, {'name': 'Jane Doe', 'department': 'Software Engineering', 'place': 'Remote'}, {'name': 'Don Joe', 'department': 'Software Engineering', 'place': 'Office'}]}

Αυτό είναι ιδιαίτερα χρήσιμο για την ανάλυση αποκρίσεων REST API που στέλνουν JSON. Αυτά τα δεδομένα έρχονται σε εσάς ως συμβολοσειρά, στην οποία μπορείτε στη συνέχεια να μεταβιβάσετε json.loads() απευθείας και έχετε ένα πολύ πιο διαχειρίσιμο λεξικό για να δουλέψετε!

Ταξινόμηση, Pretty-Printing, Separators και Encoding

Κατά τη σειριοποίηση των δεδομένων σας σε JSON με Python, η τυπική μορφή που στοχεύει στην ελαχιστοποίηση της απαιτούμενης μνήμης για τη μετάδοση μηνυμάτων δεν είναι πολύ ευανάγνωστη, καθώς τα κενά διαστήματα καταργούνται. Αν και αυτή είναι η ιδανική συμπεριφορά για τη μεταφορά δεδομένων (οι υπολογιστές δεν ενδιαφέρονται για την αναγνωσιμότητα, αλλά ενδιαφέρονται για το μέγεθος) – μερικές φορές μπορεί να χρειαστεί να κάνετε μικρές αλλαγές, όπως να προσθέσετε κενό διάστημα για να το κάνετε αναγνώσιμο από τον άνθρωπο.

Pretty-Printing JSON σε Python

Κάνοντας το JSON αναγνώσιμο από τον άνθρωπο (γνωστός και ως “όμορφη εκτύπωση”) είναι τόσο εύκολη όσο η μετάδοση μιας ακέραιας τιμής για το indent παραμέτρου:

import json
data = {'people':[{'name': 'Scott', 'website': 'stackabuse.com', 'from': 'Nebraska'}]}
print(json.dumps(data, indent=4))

Αυτό τσαλακώνει μια εσοχή 4 διαστημάτων σε κάθε νέο λογικό μπλοκ:

{
    "people": [
        {
            "website": "stackabuse.com", 
            "from": "Nebraska", 
            "name": "Scott"
        }
    ]
}

Μια άλλη επιλογή είναι να χρησιμοποιήσετε το εργαλείο γραμμής εντολών – json.tool. Με αυτό, μπορείτε να εκτυπώσετε όμορφα το JSON στη γραμμή εντολών χωρίς να επηρεαστεί η μεταδιδόμενη συμβολοσειρά και απλώς να επηρεαστεί ο τρόπος που εμφανίζεται στον τυπικό σωλήνα εξόδου:

$ echo '{"people":[{"name":"Scott", "website":"stackabuse.com", "from":"Nebraska"}]}' | python -m json.tool
{
    "people": [
        {
            "name": "Scott",
            "website": "stackabuse.com"
            "from": "Nebraska",
        }
    ]
}

Ταξινόμηση αντικειμένων JSON κατά πλήκτρα

Με όρους JSON:

"Ένα αντικείμενο είναι ένα μη ταξινομημένο σύνολο ζευγών ονόματος/τιμών."

Η παραγγελία κλειδιού δεν είναι εγγυημένη, αλλά είναι πιθανό να χρειαστεί να εκτελέσετε την εντολή κλειδιού. Για να επιτύχετε την παραγγελία, μπορείτε να περάσετε True στο sort_keys επιλογή κατά τη χρήση json.dump() or json.dumps():

import json
data = {'people':[{'name': 'Scott', 'website': 'stackabuse.com', 'from': 'Nebraska'}]}
print(json.dumps(data, sort_keys=True, indent=4))

Αυτο εχει ως αποτελεσμα:

{
    "people": [
        {
            "from": "Nebraska",
            "name": "Scott",
            "website": "stackabuse.com"
        }
    ]
}

Κείμενο και κωδικοποίηση ASCII

Από προεπιλογή, json.dump() και json.dumps() θα διασφαλίσει ότι το κείμενο στο συγκεκριμένο λεξικό Python έχει κωδικοποίηση ASCII. Εάν υπάρχουν χαρακτήρες που δεν είναι ASCII, τότε γίνεται αυτόματη διαφυγή τους, όπως φαίνεται στο ακόλουθο παράδειγμα:

import json
data = {'item': 'Beer', 'cost':'£4.00'}
jstr = json.dumps(data, indent=4)
print(jstr)

{
    "item": "Beer",
    "cost": "u00a34.00"
}

Αυτό δεν είναι πάντα αποδεκτό και σε πολλές περιπτώσεις μπορεί να θέλετε να διατηρήσετε τους χαρακτήρες Unicode αμετάβλητους. Για να το κάνετε αυτό, ορίστε το ensure_ascii επιλογή για να False:

jstr = json.dumps(data, ensure_ascii=False, indent=4)
print(jstr)

{
    "item": "Beer",
    "cost": "£4.00"
}

Παράλειψη τύπων δεδομένων προσαρμοσμένου κλειδιού

Εάν ένα κλειδί στο λεξικό σας είναι μη πρωτόγονου τύπου (str, int, float, bool or None) Του TypeError ανυψώνεται όταν προσπαθείτε να απορρίψετε περιεχόμενο JSON σε ένα αρχείο. Μπορείτε να παραλείψετε αυτά τα κλειδιά μέσω του skipkeys διαφωνία:

jstr = json.dumps(data, skipkeys=True)

Ενεργοποίηση και απενεργοποίηση κυκλικού ελέγχου

Εάν μια ιδιότητα ενός αντικειμένου JSON αναφέρεται στον εαυτό της ή ένα άλλο αντικείμενο που παραπέμπει στο γονικό αντικείμενο - δημιουργείται ένα απεριόριστα αναδρομικό JSON. Η άπειρη αναδρομή συνήθως έχει ως αποτέλεσμα την ταχεία κατανομή της μνήμης έως ότου εξαντληθεί η μνήμη μιας συσκευής και στην περίπτωση απόρριψης JSON, RecursionError αυξάνεται και η απόρριψη διακόπτεται.

Αυτό ρυθμίζεται από το check_circular σημαία, που είναι True από προεπιλογή και αποτρέπει πιθανά ζητήματα κατά τη σύνταξη κυκλικών εξαρτήσεων. Για να το απενεργοποιήσετε, μπορείτε να το ρυθμίσετε σε `False:

jstr = json.dumps(data, check_circular=False)

Σημειώστε, ωστόσο, ότι αυτό είναι υψηλά δεν προτείνεται.

Ενεργοποίηση και απενεργοποίηση NaNs

Τιμές NaN, όπως π.χ -inf, inf και nan μπορεί να εισχωρήσει σε αντικείμενα που θέλετε να σειριοποιήσετε ή να αποσειροποιήσετε. Πρότυπο JSON δεν επιτρέπει για τιμές NaN, αλλά εξακολουθούν να φέρουν λογική τιμή που μπορεί να θέλετε να μεταδώσετε σε ένα μήνυμα. Από την άλλη πλευρά – μπορεί να θέλετε να επιβάλετε αυτές τις τιμές NaN δεν είναι μεταδόθηκε και αντ' αυτού δημιουργήστε μια εξαίρεση. ο allow_nan η σημαία έχει οριστεί σε True από προεπιλογή, και σας επιτρέπει να σειριοποιήσετε και να αποσειροποιήσετε τιμές NaN, αντικαθιστώντας τις με τα ισοδύναμα JavaScript (Inifinity, -Infinity και NaN).

Εάν ορίσετε τη σημαία σε False αντ' αυτού – θα μεταβείτε σε μια αυστηρά τυποποιημένη μορφή JSON, η οποία προκαλεί α ValueError εάν τα αντικείμενά σας περιέχουν χαρακτηριστικά με αυτές τις τιμές:

jstr = json.dumps(data, allow_nan=False)

Αλλαγή διαχωριστικών

Στο JSON, τα κλειδιά διαχωρίζονται από τις τιμές με άνω και κάτω τελεία (:) και τα στοιχεία χωρίζονται μεταξύ τους με κόμμα (,):

key1:value1,
key2:value2

Τα προεπιλεγμένα διαχωριστικά για την ανάγνωση και την εγγραφή JSON στην Python είναι (', ', ': ') με κενά διαστήματα μετά τα κόμματα και τις άνω τελείες. Μπορείτε να τα αλλάξετε για να παρακάμψετε τα κενά και έτσι να κάνετε το JSON λίγο πιο συμπαγές ή να αλλάξετε πλήρως τα διαχωριστικά με άλλους ειδικούς χαρακτήρες για διαφορετική αναπαράσταση:

jstr = json.dumps(data, separators=(',', ':'))

Ζητήματα συμβατότητας με Python 2

Εάν χρησιμοποιείτε μια παλαιότερη έκδοση της Python (2.x) – ενδέχεται να συναντήσετε ένα TypeError ενώ προσπαθείτε να απορρίψετε τα περιεχόμενα JSON σε ένα αρχείο. Δηλαδή, εάν τα περιεχόμενα περιέχουν χαρακτήρα που δεν είναι ASCII, α TypeError ανατρέφεται, ακόμη και αν περνάτε το όρισμα κωδικοποίησης, όταν χρησιμοποιείτε το json.dump() μέθοδος:

with open('json_data.json', 'w', encoding='utf-8') as outfile:
    json.dump(json_string, outfile, ensure_ascii=False)

Εάν συναντήσετε αυτήν την περίπτωση άκρης, η οποία έχει διορθωθεί από τότε σε επόμενες εκδόσεις Python - δοκιμάστε να χρησιμοποιήσετε json.dumps() αντ 'αυτού, και γράψτε τα περιεχόμενα της συμβολοσειράς σε ένα αρχείο αντί να κάνετε streaming τα περιεχόμενα απευθείας σε ένα αρχείο.

Συμπέρασμα

Σε αυτόν τον οδηγό, σας παρουσιάσαμε το json.dump(), json.dumps(), json.load(), να json.loads() μεθόδους, οι οποίες βοηθούν στη σειριοποίηση και αποσειροποίηση συμβολοσειρών JSON.

Στη συνέχεια, ρίξαμε μια ματιά στο πώς μπορείτε να ταξινομήσετε αντικείμενα JSON, να τα εκτυπώσετε όμορφα, να αλλάξετε την κωδικοποίηση, να παραλείψετε προσαρμοσμένους τύπους δεδομένων κλειδιών, να ενεργοποιήσετε ή να απενεργοποιήσετε τους κυκλικούς ελέγχους και εάν επιτρέπονται τα NaN, καθώς και πώς να αλλάξετε τα διαχωριστικά για σειριοποίηση και αποσειροποίηση.

Καθώς το JSON είναι ένας από τους πιο δημοφιλείς τρόπους σειριοποίησης δομημένων δεδομένων, πιθανότατα θα πρέπει να αλληλεπιδράτε με αυτό αρκετά συχνά, ειδικά όταν εργάζεστε σε εφαρμογές web. της Python json Η ενότητα είναι ένας πολύ καλός τρόπος για να ξεκινήσετε, αν και πιθανότατα θα το βρείτε απλός είναι μια άλλη εξαιρετική εναλλακτική που είναι πολύ λιγότερο αυστηρή στη σύνταξη JSON.