[TOC] # 序列化 在程序運行的過程中，所有的變量都是在內存中，比如，定義一個dict： ~~~ d = dict(name='Bob', age=20, score=88) ~~~ 可以隨時修改變量，比如把name改成'Bill'，但是一旦程序結束，變量所占用的內存就被操作系統全部回收。如果沒有把修改后的'Bill'存儲到磁盤上，下次重新運行程序，變量又被初始化為'Bob'。 我們把變量從內存中變成可存儲或傳輸的過程稱之為序列化，在Python中叫pickling，在其他語言中也被稱之為serialization，marshalling，flattening等等，都是一個意思。 序列化之后，就可以把序列化后的內容寫入磁盤，或者通過網絡傳輸到別的機器上。 反過來，把變量內容從序列化的對象重新讀到內存里稱之為反序列化，即unpickling。 Python提供了pickle模塊來實現序列化。 首先，我們嘗試把一個對象序列化并寫入文件： ~~~ >>> import pickle >>> d = dict(name='Bob', age=20, score=88) >>> pickle.dumps(d) b'\x80\x03}q\x00(X\x03\x00\x00\x00ageq\x01K\x14X\x05\x00\x00\x00scoreq\x02KXX\x04\x00\x00\x00nameq\x03X\x03\x00\x00\x00Bobq\x04u.' ~~~ pickle.dumps()方法把任意對象序列化成一個bytes，然后，就可以把這個bytes寫入文件。或者用另一個方法pickle.dump()直接把對象序列化后寫入一個file-like Object： ~~~ >>> f = open('dump.txt', 'wb') >>> pickle.dump(d, f) >>> f.close() ~~~ 看看寫入的dump.txt文件，一堆亂七八糟的內容，這些都是Python保存的對象內部信息。 當我們要把對象從磁盤讀到內存時，可以先把內容讀到一個bytes，然后用pickle.loads()方法反序列化出對象，也可以直接用pickle.load()方法從一個file-like Object中直接反序列化出對象。我們打開另一個Python命令行來反序列化剛才保存的對象： ~~~ >>> f = open('dump.txt', 'rb') >>> d = pickle.load(f) >>> f.close() >>> d {'age': 20, 'score': 88, 'name': 'Bob'} ~~~ 變量的內容又回來了！ 當然，**這個變量和原來的變量是完全不相干的對象，它們只是內容相同而已** # json JSON和Python內置的數據類型對應如下：  Python內置的json模塊提供了非常完善的Python對象到JSON格式的轉換。我們先看看如何把Python對象變成一個JSON： ~~~ >>> import json >>> d = dict(name='Bob', age=20, score=88) >>> json.dumps(d) '{"age": 20, "score": 88, "name": "Bob"}' ~~~ dumps()方法返回一個str，內容就是標準的JSON。類似的，dump()方法可以直接把JSON寫入一個file-like Object。 要把JSON反序列化為Python對象，用loads()或者對應的load()方法，前者把JSON的字符串反序列化，后者從file-like Object中讀取字符串并反序列化： ~~~ >>> json_str = '{"age": 20, "score": 88, "name": "Bob"}' >>> json.loads(json_str) {'age': 20, 'score': 88, 'name': 'Bob'} ~~~ 由于JSON標準規定JSON編碼是UTF-8，所以我們總是能正確地在Python的str與JSON的字符串之間轉換 ## 對象序列化 Python的dict對象可以直接序列化為JSON的{}，不過，很多時候，我們更喜歡用class表示對象，比如定義Student類，然后序列化： ~~~ import json class Student(object): def __init__(self, name, age, score): self.name = name self.age = age self.score = score s = Student('Bob', 20, 88) print(json.dumps(s)) ~~~ 運行代碼，毫不留情地得到一個TypeError： ~~~ Traceback (most recent call last): ... TypeError: <__main__.Student object at 0x10603cc50> is not JSON serializable ~~~ 錯誤的原因是Student對象不是一個可序列化為JSON的對象。 如果連class的實例對象都無法序列化為JSON，這肯定不合理！ 別急，我們仔細看看dumps()方法的參數列表，可以發現，除了第一個必須的obj參數外，dumps()方法還提供了一大堆的可選參數： https://docs.python.org/3/library/json.html#json.dumps 這些可選參數就是讓我們來定制JSON序列化。前面的代碼之所以無法把Student類實例序列化為JSON，是因為默認情況下，dumps()方法不知道如何將Student實例變為一個JSON的{}對象。 可選參數default就是把任意一個對象變成一個可序列為JSON的對象，我們只需要為Student專門寫一個轉換函數，再把函數傳進去即可： ~~~ def student2dict(std): return { 'name': std.name, 'age': std.age, 'score': std.score } ~~~ 這樣，Student實例首先被student2dict()函數轉換成dict，然后再被順利序列化為JSON： ~~~ >>> print(json.dumps(s, default=student2dict)) {"age": 20, "name": "Bob", "score": 88} ~~~ 不過，下次如果遇到一個Teacher類的實例，照樣無法序列化為JSON。我們可以偷個懶，把任意class的實例變為dict： ~~~ print(json.dumps(s, default=lambda obj: obj.__dict__)) ~~~ 因為通常class的實例都有一個`__dict__`屬性，它就是一個dict，用來存儲實例變量。也有少數例外，比如定義了`__slots__`的class。 同樣的道理，如果我們要把JSON反序列化為一個Student對象實例，loads()方法首先轉換出一個dict對象，然后，我們傳入的object_hook函數負責把dict轉換為Student實例： ~~~ def dict2student(d): return Student(d['name'], d['age'], d['score']) ~~~ 運行結果如下： ~~~ >>> json_str = '{"age": 20, "score": 88, "name": "Bob"}' >>> print(json.loads(json_str, object_hook=dict2student)) <__main__.Student object at 0x10cd3c190> ~~~ 打印出的是反序列化的Student實例對象