Python 基础专题 21：JSON 与序列化

学习目标：理解 JSON 数据类型，使用标准库读写 JSON，并校验从外部取得的数据。

核心知识

JSON 是跨语言交换数据的文本格式。它有对象、数组、字符串、数字、布尔值和 null。Python 常把 JSON 对象解析为 dict、数组解析为 list、null 解析为 None。转换后的类型只是解析结果，尚不代表字段符合业务要求。JSON 不支持注释、单引号字符串、末尾多余逗号，也不直接表示 set、datetime 或任意 Python 类实例。

JSON	Python	例子
object	dict	{"title":"学习"}
array	list	[1,2]
true / false	True / False	true
null	None	null

json.dumps(value) 把 Python 值编码成 JSON 字符串，json.loads(text) 从字符串解析值；文件对象使用 json.dump、json.load。ensure_ascii=False 让中文以可读形式写出；indent=2 便于人工检查。对外发送时仍应明确 UTF-8 编码，不能以显示方式推断网络字节。

import json

note = {"id": 1, "title": "学习 Python", "done": False}
text = json.dumps(note, ensure_ascii=False, indent=2)
decoded = json.loads(text)
assert decoded["title"] == "学习 Python"
assert decoded["done"] is False

从文件读取并校验

外部 JSON 可能无效，json.loads 会抛 JSONDecodeError；文件可能不存在或无法读取，也会抛相应的文件异常。解析成功后，根值可能是列表、数字或 null，不能直接假设是字典。字段也可能缺失、类型错误或只含空白。先检查结构，再创建业务对象。

import json
from pathlib import Path

def load_title(path: Path) -> str:
    raw = json.loads(path.read_text(encoding="utf-8"))
    if not isinstance(raw, dict):
        raise ValueError("根节点必须是对象")
    title = raw.get("title")
    if not isinstance(title, str) or not title.strip():
        raise ValueError("title 必须是非空字符串")
    return title.strip()

这个函数把 JSON 格式错误留给调用方处理，把业务结构错误转成 ValueError。若用于面向用户的程序，入口可以分别处理 FileNotFoundError、JSONDecodeError 与 ValueError，给出不同提示。写回文件时，path.write_text(json.dumps(...), encoding="utf-8") 会覆盖原内容；重要数据还要考虑原子替换、备份和并发修改。

逐步理解

把“解码成功”与“数据可用”分成两关：第一关检查文本是否符合 JSON 语法，第二关检查键、类型和取值范围。JSON 数字解析成 Python int 或 float，金额若需要精确十进制，应明确业务表示方式，例如以分为单位的整数。不要使用 pickle 代替 JSON 处理不可信输入；它面向 Python 对象，并可能在反序列化时执行代码。

动手练习

练习：创建一个含 title 的 JSON 文件，用 load_title 读取；再分别测试无效 JSON、缺少 title、title 为数字、title 仅含空格。答案要点：第一种抛 JSONDecodeError，后三种抛 ValueError；合法文本返回去掉首尾空格的标题。