python怎么读取和生成json文件

Python怎么读取和生成JSON文件：从基础到实践的全面指南

在当今数据驱动的开发环境中,JSON（JavaScript Object Notation）作为一种轻量级、易读的数据交换格式，已成为各编程语言间数据交互的“通用语言”，无论是Web API的响应、配置文件的存储，还是跨系统数据传输，JSON都凭借其简洁性和灵活性被广泛应用，Python作为一门功能强大的编程语言，内置了对JSON的完美支持，通过json模块即可轻松实现JSON数据的读取与生成，本文将详细介绍Python中操作JSON文件的核心方法，并结合实际场景提供代码示例，帮助开发者快速这一实用技能。

Python读取JSON文件：从文件到字典/列表

读取JSON文件的核心任务是将文件中的JSON格式数据转换为Python中的原生数据类型（如字典dict、列表list等），以便后续处理，Python内置的json模块提供了load()和loads()两个关键函数，分别用于从文件流读取和从字符串解析JSON数据。

使用json.load()读取JSON文件

json.load()函数需要一个“文件流对象”作为参数，该对象需以文本模式（'r'）打开JSON文件，基本步骤如下：

（1）准备JSON文件

假设我们有一个名为data.json的文件，内容如下：

{
    "name": "张三",
    "age": 25,
    "is_student": false,
    "courses": ["Python", "JavaScript", "SQL"],
    "address": {
        "city": "北京",
        "district": "海淀区"
    }
}

（2）编写Python代码读取

import json
# 以只读文本模式打开JSON文件
with open('data.json', 'r', encoding='utf-8') as file:
    data = json.load(file)  # 将JSON文件内容转换为Python字典
# 打印读取的数据
print(data)
print(f"姓名: {data['name']}")
print(f"课程: {data['courses']}")
print(f"城市: {data['address']['city']}")

输出结果：

{'name': '张三', 'age': 25, 'is_student': False, 'courses': ['Python', 'JavaScript', 'SQL'], 'address': {'city': '北京', 'district': '海淀区'}}
姓名: 张三
课程: ['Python', 'JavaScript', 'SQL']
城市: 北京

关键点：

• 文件必须以文本模式（'r'）打开，确保json.load()能正确解析字符编码（推荐使用encoding='utf-8'避免中文乱码）。
• with语句能自动管理文件资源，避免忘记关闭文件导致的错误。
• JSON中的数据类型会自动转换为Python对应类型：JSON对象→dict、JSON数组→list、JSON字符串→str、JSON数字→int/float、JSON布尔值→bool、JSON null→None。

使用json.loads()从字符串解析JSON

如果JSON数据已经以字符串形式存在（例如从API响应或用户输入中获取），可以使用json.loads()（注意多了一个s，代表“string”）进行解析：

import json
json_str = '''
{
    "name": "李四",
    "age": 30,
    "hobbies": ["阅读", "旅行"]
}
'''
# 从字符串解析JSON
data = json.loads(json_str)
print(data)
print(f"年龄: {data['age']}")
print(f"爱好: {data['hobbies'][0]}")

输出结果：

{'name': '李四', 'age': 30, 'hobbies': ['阅读', '旅行']}
年龄: 30
爱好: 阅读

Python生成JSON文件：从字典/列表到文件

生成JSON文件的核心任务是将Python中的原生数据类型（如字典dict、列表list等）转换为JSON格式字符串，并写入文件。json模块提供了dump()和dumps()两个关键函数，分别用于写入文件流和生成字符串。

使用json.dump()生成JSON文件

json.dump()函数需要两个核心参数：Python对象（如字典、列表）和文件流对象（以文本写入模式'w'打开），基本步骤如下：

（1）准备Python数据

import json
data = {
    "name": "王五",
    "age": 28,
    "is_teacher": True,
    "subjects": ["数学", "物理"],
    "contact": {
        "email": "wangwu@example.com",
        "phone": "13800138000"
    }
}

（2）将数据写入JSON文件

# 以写入文本模式打开文件（若文件不存在则创建，存在则覆盖）
with open('output.json', 'w', encoding='utf-8') as file:
    json.dump(data, file, ensure_ascii=False, indent=4)
print("JSON文件生成成功！")

执行后,会生成output.json如下（格式化后）：

{
    "name": "王五",
    "age": 28,
    "is_teacher": true,
    "subjects": [
        "数学",
        "物理"
    ],
    "contact": {
        "email": "wangwu@example.com",
        "phone": "13800138000"
    }
}

关键参数说明：

• ensure_ascii=False：默认情况下，json.dump()会将非ASCII字符（如中文）转义为\u编码，设置ensure_ascii=False可保留原始字符，确保中文正常显示。
• indent=4：指定缩进空格数，使JSON文件格式化（易读），若省略则输出为一行（紧凑格式）。

使用json.dumps()生成JSON字符串

如果只需要将Python对象转换为JSON格式字符串（不写入文件），可以使用json.dumps()（s代表“string”）：

import json
data = {
    "product": "笔记本电脑",
    "price": 5999,
    "in_stock": True
}
# 生成JSON字符串
json_str = json.dumps(data, ensure_ascii=False, indent=2)
print("生成的JSON字符串：")
print(json_str)

输出结果：

生成的JSON字符串：
{
  "product": "笔记本电脑",
  "price": 5999,
  "in_stock": true
}

常见问题与解决方案

在实际操作中,开发者可能会遇到一些问题，以下是典型场景及解决方法：

中文显示为Unicode编码（如\u4e2d\u6587）

问题：未设置ensure_ascii=False，导致非ASCII字符被转义。
解决：在json.dump()或json.dumps()中添加ensure_ascii=False参数（如前文示例所示）。

文件写入后中文乱码

问题：文件打开模式未指定编码（如默认使用系统编码），或编码与JSON数据编码不一致。
解决：始终以encoding='utf-8'模式打开文件，确保编码统一。

处理复杂数据类型（如datetime、自定义对象）

JSON标准仅支持基本数据类型（字符串、数字、布尔值、null、对象、数组），Python中的datetime、自定义类等复杂类型无法直接序列化，此时需要通过default参数自定义序列化逻辑：

import json
from datetime import datetime
class User:
    def __init__(self, name, join_date):
        self.name = name
        self.join_date = join_date  # datetime类型
# 自定义序列化函数
def serialize_user(obj):
    if isinstance(obj, User):
        return {
            "name": obj.name,
            "join_date": obj.join_date.isoformat()  # 转换为ISO格式字符串
        }
    raise TypeError(f"Object of type {type(obj)} is not JSON serializable")
user = User("赵六", datetime(2023, 1, 1))
# 使用default参数指定自定义序列化函数
json_str = json.dumps(user, default=serialize_user, ensure_ascii=False, indent=2)
print(json_str)

输出结果：

{
  "name": "赵六",
  "join_date": "2023-01-01T00:00:00"
}

JSON文件格式错误导致解析失败

问题：JSON文件中存在语法错误（如缺少逗号、引号不匹配），json.load()会抛出json.JSONDecodeError。
解决：使用try-except捕获异常，并提示用户检查文件格式：

import json
try:
    with open('invalid.json', 'r', encoding='utf-8') as file:
        data = json.load(file)
except json.JSONDecodeError as e:
    print(f"JSON文件格式错误: {e}")
except