用 Python 解析 JSON 的指南

JSON 是 JavaScript Object Notation 的缩写。它不仅轻量级，而且便于人类读写。同样，机器也发现它易于解析和生成。对于任何 Python 开发人员来说，在处理来自 API、配置文件或其他存储信息源的数据时，JSON 解析都极为重要。本文将向您介绍使用 Python 的 JSON 模块解析 JSON 的基本步骤。

了解 JSON 及其结构

{
    "name": "Alice",
    "age": 30,
    "is_student": false,
    "courses": ["Math", "Science"]
}

这个 JSON 对象包括一个字符串、一个数字、一个布尔值和一个数组。了解这种结构是在 Python 中解析和操作 JSON 数据的基础。

在 Python 中处理 JSON

Python 的 json 模块使解析 JSON 字符串和文件变得简单。该模块包括 json.loads() 和 json.load() 等方法，前者用于从字符串中读取 JSON，后者用于从文件中读取 JSON。相反，json.dumps() 和 json.dump() 则分别用于将 JSON 写入字符串和文件。

读取 JSON 数据

有几种读取 JSON 数据的方法，我们将在下文中介绍。

从字符串读取 JSON

要从字符串中读取 JSON 数据，请使用 json.loads() 方法：

import json

json_string = '{"name": "Alice", "age": 30, "is_student": false, "courses": ["Math", "Science"]}'
data = json.loads(json_string)

print(data)

输出:

从文件读取 JSON

要从文件中读取 JSON 数据，请使用 json.load() 方法：

import json

with open('data.json', 'r') as file:
    data = json.load(file)

print(data)

输出:

编写 JSON 数据

将 JSON 写入字符串

import json

data = {
    "name": "Alice",
    "age": 30,
    "is_student": False,
    "courses": ["Math", "Science"]
}

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

输出:

将 JSON 写入文件

要将 JSON 数据写入文件，请使用 json.dump() 方法：

import json

data = {
    "name": "Alice",
    "age": 30,
    "is_student": False,
    "courses": ["Math", "Science"]
}

with open('data.json', 'w') as file:
    json.dump(data, file)

处理嵌套 JSON

在处理更复杂的数据结构时，嵌套 JSON 对象很常见。Python 可以轻松处理这些嵌套结构。

import json

nested_json_string = '''
{
    "name": "Alice",
    "age": 30,
    "is_student": false,
    "courses": ["Math", "Science"],
    "address": {
        "street": "123 Main St",
        "city": "Wonderland"
    }
}
'''

data = json.loads(nested_json_string)
print(data['address']['city'])

输出:

自定义 JSON 编码器

有时，您需要将自定义 Python 对象转换为 JSON。这就需要自定义编码器。

import json

class Student:
    def __init__(self, name, age, is_student):
        self.name = name
        self.age = age
        self.is_student = is_student

class StudentEncoder(json.JSONEncoder):
    def default(self, obj):
        if isinstance(obj, Student):
            return obj.__dict__
        return super().default(obj)

student = Student("Alice", 30, False)
json_string = json.dumps(student, cls=StudentEncoder)
print(json_string)

输出:

自定义 JSON 解码器

同样，要将 JSON 数据解码为自定义 Python 对象，也需要一个自定义解码器。

import json

class Student:
    def __init__(self, name, age, is_student):
        self.name = name
        self.age = age
        self.is_student = is_student

def student_decoder(dct):
    return Student(dct['name'], dct['age'], dct['is_student'])

json_string = '{"name": "Alice", "age": 30, "is_student": false}'
student = json.loads(json_string, object_hook=student_decoder)
print(student.name)

输出:

处理常见问题

使用 JSON 数据可能会导致一些常见错误，尤其是在解析、生成或访问 JSON 数据时。以下是一些最常见的错误：

无效的 JSON 格式

解析 JSON 时常见的错误是遇到无效的 JSON 格式。JSON 要求在键和字符串值周围使用双引号，并正确嵌套括号和大括号。

import json

invalid_json_string = "{'name': 'Alice', 'age': 30, 'is_student': False}"
try:
    data = json.loads(invalid_json_string)
except json.JSONDecodeError as e:
    print(f"Invalid JSON format: {e}")

输出:

处理丢失的按键

解析 JSON 数据时，您可能会遇到键丢失的情况。如果键丢失，请使用 get 方法提供默认值。

import json

json_string = '{"name": "Alice", "age": 30}'
data = json.loads(json_string)

is_student = data.get('is_student', False)
print(is_student)import json

json_string = '{"name": "Alice", "age": 30}'
data = json.loads(json_string)

is_student = data.get('is_student', False)
print(is_student)

调试 JSON 解析问题

使用 pdb 模块设置断点并调试 JSON 解析代码。

import json
import pdb

json_string = '{"name": "Alice", "age": 30, "is_student": false}'
pdb.set_trace()
data = json.loads(json_string)
print(data)

网络刮削中 JSON 处理的实用示例

网络搜刮通常涉及从返回 JSON 响应的网络 API 中提取数据。下面是一个使用请求库和 https://httpbin.org/anything 端点的简洁示例。

首先，确保您已安装 requests 库：

pip install requests

这段代码导入了用于 HTTP 请求的 requests 和用于处理 JSON 数据的 json。它使用 requests.get(url) 向目标 URL 发送 GET 请求，并使用 response.json() 解析 JSON 响应，将其转化为 Python 字典。我们提取并打印特定的数据，如标题、用户代理、起源和 URL。

该代码包含强大的错误处理功能；当出现 JSON 解码错误时，它会捕获 json.JSONDecodeError，当缺少特定键时，它会捕获 KeyError，从而使程序免受 "无数据 "崩溃的影响。这种代码的健壮性使它能够完美地处理实际的网络刮擦任务。

import requests
import json

url = 'https://httpbin.org/anything'

response = requests.get(url)

try:
    data = response.json()

    # 从 JSON 响应中提取特定数据
    headers = data['headers']
    user_agent = headers.get('User-Agent', 'N/A')
    origin = data.get('origin', 'N/A')
    url = data.get('url', 'N/A')

    print(f"User Agent: {user_agent}")
    print(f"Origin: {origin}")
    print(f"URL: {url}")

except json.JSONDecodeError:
    print("Error decoding JSON response")

except KeyError as e:
    print(f"Key error: {e} not found in the JSON response")

每个 Python 程序员都必须知道如何解析 JSON。有了 JSON 模块和本手册中强调的最佳方法，您将能够快速读取、写入和调试 JSON 数据。这意味着您将定期测试代码，并使用正确的工具和 Python 中可用的最新功能来提高 JSON 处理技能。

此外，如果您能很好地解析和处理 JSON 数据，您就能高效地从各种网络资源中提取信息。