json --- JSON 编码和解码器

源代码: Lib/json/__init__.py


JSON (JavaScript Object Notation),由 RFC 7159 (which obsoletes RFC 4627) 和 ECMA-404 指定,是一个受 JavaScript 的对象字面量语法启发的轻量级数据交换格式,尽管它不仅仅是一个严格意义上的 JavaScript 的字集 1

json 提供了与标准库 marshalpickle 相似的API接口。

对基本的 Python 对象层次结构进行编码:

>>> import json
>>> json.dumps(['foo', {'bar': ('baz', None, 1.0, 2)}])
'["foo", {"bar": ["baz", null, 1.0, 2]}]'
>>> print(json.dumps("\"foo\bar"))
"\"foo\bar"
>>> print(json.dumps('\u1234'))
"\u1234"
>>> print(json.dumps('\\'))
"\\"
>>> print(json.dumps({"c": 0, "b": 0, "a": 0}, sort_keys=True))
{"a": 0, "b": 0, "c": 0}
>>> from io import StringIO
>>> io = StringIO()
>>> json.dump(['streaming API'], io)
>>> io.getvalue()
'["streaming API"]'

紧凑编码:

>>> import json
>>> json.dumps([1, 2, 3, {'4': 5, '6': 7}], separators=(',', ':'))
'[1,2,3,{"4":5,"6":7}]'

美化输出:

>>> import json
>>> print(json.dumps({'4': 5, '6': 7}, sort_keys=True, indent=4))
{
    "4": 5,
    "6": 7
}

JSON解码:

>>> import json
>>> json.loads('["foo", {"bar":["baz", null, 1.0, 2]}]')
['foo', {'bar': ['baz', None, 1.0, 2]}]
>>> json.loads('"\\"foo\\bar"')
'"foo\x08ar'
>>> from io import StringIO
>>> io = StringIO('["streaming API"]')
>>> json.load(io)
['streaming API']

特殊JSON对象解码:

>>> import json
>>> def as_complex(dct):
...     if '__complex__' in dct:
...         return complex(dct['real'], dct['imag'])
...     return dct
...
>>> json.loads('{"__complex__": true, "real": 1, "imag": 2}',
...     object_hook=as_complex)
(1+2j)
>>> import decimal
>>> json.loads('1.1', parse_float=decimal.Decimal)
Decimal('1.1')

扩展 JSONEncoder:

>>> import json
>>> class ComplexEncoder(json.JSONEncoder):
...     def default(self, obj):
...         if isinstance(obj, complex):
...             return [obj.real, obj.imag]
...         # Let the base class default method raise the TypeError
...         return json.JSONEncoder.default(self, obj)
...
>>> json.dumps(2 + 1j, cls=ComplexEncoder)
'[2.0, 1.0]'
>>> ComplexEncoder().encode(2 + 1j)
'[2.0, 1.0]'
>>> list(ComplexEncoder().iterencode(2 + 1j))
['[2.0', ', 1.0', ']']

从命令行使用 json.tool 来验证并美化输出:

$ echo '{"json":"obj"}' | python -m json.tool
{
    "json": "obj"
}
$ echo '{1.2:3.4}' | python -m json.tool
Expecting property name enclosed in double quotes: line 1 column 2 (char 1)

详细文档请参见 Command Line Interface

注解

JSON 是 YAML 1.2 的一个子集。由该模块的默认设置生成的 JSON (尤其是默认的 “分隔符” 设置值)也是 YAML 1.0 and 1.1 的一个子集。因此该模块也能够用于序列化为 YAML。

注解

这个模块的编码器和解码器默认保护输入和输出的顺序。仅当底层的容器未拍序时才会失去顺序。

Prior to Python 3.7, dict was not guaranteed to be ordered, so inputs and outputs were typically scrambled unless collections.OrderedDict was specifically requested. Starting with Python 3.7, the regular dict became order preserving, so it is no longer necessary to specify collections.OrderedDict for JSON generation and parsing.

基本使用

json.dump(obj, fp, *, skipkeys=False, ensure_ascii=True, check_circular=True, allow_nan=True, cls=None, indent=None, separators=None, default=None, sort_keys=False, **kw)

使用这个 转换表obj 序列化为 JSON 格式化流形式的 fp (支持 .write()file-like object)。

如果 skipkeys 是 true (默认为 False),那么那些不是基本对象(包括 str, intfloatboolNone)的字典的键会被跳过;否则引发一个 TypeError

json 模块始终产生 str 对象而非 bytes 对象。因此,fp.write() 必须支持 str 输入。

如果 ensure_ascii 是 true (即默认值),输出保证将所有输入的非 ASCII 字符转义。如果 ensure_ascii 是 false,这些字符会原样输出。

如果 check_circular 是为假值 (默认为 True),那么容器类型的循环引用检验会被跳过并且循环引用会引发一个 OverflowError (或者更糟的情况)。

如果 allow_nan 是 false(默认为 True),那么在对严格 JSON 规格范围外的 float 类型值(naninf-inf)进行序列化时会引发一个 ValueError。如果 allow_nan 是 true,则使用它们的 JavaScript 等价形式(NaNInfinity-Infinity)。

如果 indent 是一个非负整数或者字符串,那么 JSON 数组元素和对象成员会被美化输出为该值指定的缩进等级。如果缩进等级为零、负数或者 "",则只会添加换行符。None``(默认值)选择最紧凑的表达。使用一个正整数会让每一层缩进同样数量的空格。如果 *indent* 是一个字符串(比如 ``"\t"),那个字符串会被用于缩进每一层。

在 3.2 版更改: 允许使用字符串作为 indent 而不再仅仅是整数。

当指定时,separators 应当是一个 (item_separator, key_separator) 元组。当 indentNone 时,默认值取 (', ', ': '),否则取 (',', ': ')。为了得到最紧凑的 JSON 表达式,你应该指定其为 (',', ':') 以消除空白字符。

在 3.4 版更改: 现当 indent 不是 None 时,采用 (',', ': ') 作为默认值。

default 被指定时,其应该是一个函数,每当某个对象无法被序列化时它会被调用。它应该返回该对象的一个可以被 JSON 编码的版本或者引发一个 TypeError。如果没有被指定,则会直接引发 TypeError

如果 sort_keys 是 true(默认为 False),那么字典的输出会以键的顺序排序。

为了使用一个自定义的 JSONEncoder 子类(比如:覆盖了 default() 方法来序列化额外的类型), 通过 cls 关键字参数来指定;否则将使用 JSONEncoder

在 3.6 版更改: 所有的可选参数现在是 keyword-only 的了。

注解

picklemarshal 不同,JSON 不是一个具有框架的协议,所以尝试多次使用同一个 fp 调用 dump() 来序列化多个对象会产生一个不合规的 JSON 文件。

json.dumps(obj, *, skipkeys=False, ensure_ascii=True, check_circular=True, allow_nan=True, cls=None, indent=None, separators=None, default=None, sort_keys=False, **kw)

使用这个 转换表obj 序列化为 JSON 格式的 str。 其参数的含义与 dump() 中的相同。

注解

JSON 中的键-值对中的键永远是 str 类型的。当一个对象被转化为 JSON 时,字典中所有的键都会被强制转换为字符串。这所造成的结果是字典被转换为 JSON 然后转换回字典时可能和原来的不相等。换句话说,如果 x 具有非字符串的键,则有 loads(dumps(x)) != x

json.load(fp, *, cls=None, object_hook=None, parse_float=None, parse_int=None, parse_constant=None, object_pairs_hook=None, **kw)

使用这个 转换表fp (一个支持 .read() 并包含一个 JSON 文档的 text file 或者 binary file) 反序列化为一个 Python 对象。

object_hook 是一个可选的函数,它会被调用于每一个解码出的对象字面量(即一个 dict)。object_hook 的返回值会取代原本的 dict。这一特性能够被用于实现自定义解码器(如 JSON-RPC 的类型提示)。

object_pairs_hook 是一个可选的函数,它会被调用于每一个有序列表对解码出的对象字面量。 object_pairs_hook 的返回值将会取代原本的 dict 。这一特性能够被用于实现自定义解码器。如果 object_hook 也被定义, object_pairs_hook 优先。

在 3.1 版更改: 添加了对 object_pairs_hook 的支持。

parse_float ,如果指定,将与每个要解码 JSON 浮点数的字符串一同调用。默认状态下,相当于 float(num_str) 。可以用于对 JSON 浮点数使用其它数据类型和语法分析程序 (比如 decimal.Decimal )。

parse_int ,如果指定,将与每个要解码 JSON 整数的字符串一同调用。默认状态下,相当于 int(num_str) 。可以用于对 JSON 整数使用其它数据类型和语法分析程序 (比如 float )。

parse_constant ,如果指定,将要与以下字符串中的一个一同调用: '-Infinity''Infinity''NaN' 。如果遇到无效的 JSON 数字则可以使用它引发异常。

在 3.1 版更改: parse_constant 不再调用 'null' , 'true' , 'false' 。

要使用自定义的 JSONDecoder 子类,用 cls 指定他;否则使用 JSONDecoder 。额外的关键词参数会通过类的构造函数传递。

如果反序列化的数据不是有效 JSON 文档,引发 JSONDecodeError 错误。

在 3.6 版更改: 所有的可选参数现在是 keyword-only 的了。

在 3.6 版更改: fp 现在可以是 binary file 。输入编码应当是 UTF-8 , UTF-16 或者 UTF-32 。

json.loads(s, *, cls=None, object_hook=None, parse_float=None, parse_int=None, parse_constant=None, object_pairs_hook=None, **kw)

使用这个 转换表s (一个包含 JSON 文档的 str, bytesbytearray 实例) 反序列化为 Python 对象。

除了*encoding*被忽略和弃用自 Python 3.1 以来,其他参数的含义与 load() 中相同。

如果反序列化的数据不是有效 JSON 文档,引发 JSONDecodeError 错误。

Deprecated since version 3.1, will be removed in version 3.9: encoding 关键字参数。

在 3.6 版更改: s 现在可以为 bytesbytearray 类型。 输入编码应为 UTF-8, UTF-16 或 UTF-32。

编码器和解码器

class json.JSONDecoder(*, object_hook=None, parse_float=None, parse_int=None, parse_constant=None, strict=True, object_pairs_hook=None)

简单的JSON解码器。

默认情况下,解码执行以下翻译:

JSON

Python

object

dict

array

list

string

str

number (int)

int

number (real)

float

true

True

false

False

null

None

它还将“NaN”、“Infinity”和“-Infinity”理解为它们对应的“float”值,这超出了JSON规范。

object_hook ,如果指定,会被每个解码的 JSON 对象的结果调用,并且返回值会替代给定 dict 。它可被用于提供自定义反序列化(比如去支持 JSON-RPC 类的暗示)。

如果指定了 object_pairs_hook 则它将被调用并传入以对照值有序列表进行解码的每个 JSON 对象的结果。 object_pairs_hook 的结果值将被用来替代 dict。 这一特性可被用于实现自定义解码器。 如果还定义了 object_hook,则 object_pairs_hook 的优先级更高。

在 3.1 版更改: 添加了对 object_pairs_hook 的支持。

parse_float ,如果指定,将与每个要解码 JSON 浮点数的字符串一同调用。默认状态下,相当于 float(num_str) 。可以用于对 JSON 浮点数使用其它数据类型和语法分析程序 (比如 decimal.Decimal )。

parse_int ,如果指定,将与每个要解码 JSON 整数的字符串一同调用。默认状态下,相当于 int(num_str) 。可以用于对 JSON 整数使用其它数据类型和语法分析程序 (比如 float )。

parse_constant ,如果指定,将要与以下字符串中的一个一同调用: '-Infinity''Infinity''NaN' 。如果遇到无效的 JSON 数字则可以使用它引发异常。

如果 strict 为 false (默认为 True ),那么控制字符将被允许在字符串内。在此上下文中的控制字符编码在范围 0--31 内的字符,包括 '\t' (制表符), '\n''\r''\0'

如果反序列化的数据不是有效 JSON 文档,引发 JSONDecodeError 错误。

在 3.6 版更改: 所有形参现在都是 仅限关键字参数

decode(s)

返回 s 的 Python 表示形式(包含一个 JSON 文档的 str 实例)。

如果给定的 JSON 文档无效则将引发 JSONDecodeError

raw_decode(s)

s 中解码出 JSON 文档(以 JSON 文档开头的一个 str 对象)并返回一个 Python 表示形式为 2 元组以及指明该文档在 s 中结束位置的序号。

这可以用于从一个字符串解码JSON文档,该字符串的末尾可能有无关的数据。

class json.JSONEncoder(*, skipkeys=False, ensure_ascii=True, check_circular=True, allow_nan=True, sort_keys=False, indent=None, separators=None, default=None)

用于Python数据结构的可扩展JSON编码器。

默认支持以下对象和类型:

Python

JSON

dict

object

list, tuple

array

str

string

int, float, int 和 float 派生的枚举

number

True

true

False

false

None

null

在 3.4 版更改: 添加了对 int 和 float 派生的枚举类的支持

为了将其拓展至识别其他对象,需要子类化并实现 default() 方法于另一种返回 o 的可序列化对象的方法如果可行,否则它应该调用超类实现(来引发 TypeError )。

如果 skipkeys 为假值(默认),则尝试对不是 str, int, floatNone 的键进行编码将会引发 TypeError。 如果 skipkeys 为真值,这些条目将被直接跳过。

如果 ensure_ascii 是 true (即默认值),输出保证将所有输入的非 ASCII 字符转义。如果 ensure_ascii 是 false,这些字符会原样输出。

如果 check_circular 为 true (默认),那么列表,字典,和自定义编码的对象在编码期间会被检查重复循环引用防止无限递归(无限递归将导致 OverflowError )。否则,这样进行检查。

如果 allow_nan 为 true (默认),那么 NaNInfinity ,和 -Infinity 进行编码。此行为不符合 JSON 规范,但与大多数的基于 Javascript 的编码器和解码器一致。否则,它将是一个 ValueError 来编码这些浮点数。

如果 sort_keys 为 true (默认为: False ),那么字典的输出是按照键排序;这对回归测试很有用,以确保可以每天比较 JSON 序列化。

如果 indent 是一个非负整数或者字符串,那么 JSON 数组元素和对象成员会被美化输出为该值指定的缩进等级。如果缩进等级为零、负数或者 "",则只会添加换行符。None``(默认值)选择最紧凑的表达。使用一个正整数会让每一层缩进同样数量的空格。如果 *indent* 是一个字符串(比如 ``"\t"),那个字符串会被用于缩进每一层。

在 3.2 版更改: 允许使用字符串作为 indent 而不再仅仅是整数。

当指定时,separators 应当是一个 (item_separator, key_separator) 元组。当 indentNone 时,默认值取 (', ', ': '),否则取 (',', ': ')。为了得到最紧凑的 JSON 表达式,你应该指定其为 (',', ':') 以消除空白字符。

在 3.4 版更改: 现当 indent 不是 None 时,采用 (',', ': ') 作为默认值。

default 被指定时,其应该是一个函数,每当某个对象无法被序列化时它会被调用。它应该返回该对象的一个可以被 JSON 编码的版本或者引发一个 TypeError。如果没有被指定,则会直接引发 TypeError

在 3.6 版更改: 所有形参现在都是 仅限关键字参数

default(o)

在子类中实现这种方法使其返回 o 的可序列化对象,或者调用基础实现(引发 TypeError )。

比如说,为了支持任意迭代器,你可以像这样实现默认设置:

def default(self, o):
   try:
       iterable = iter(o)
   except TypeError:
       pass
   else:
       return list(iterable)
   # Let the base class default method raise the TypeError
   return json.JSONEncoder.default(self, o)
encode(o)

返回 Python o 数据结构的 JSON 字符串表达方式。例如:

>>> json.JSONEncoder().encode({"foo": ["bar", "baz"]})
'{"foo": ["bar", "baz"]}'
iterencode(o)

编码给定对象 o ,并且让每个可用的字符串表达方式。例如:

for chunk in json.JSONEncoder().iterencode(bigobject):
    mysocket.write(chunk)

异常

exception json.JSONDecodeError(msg, doc, pos)

拥有以下附加属性的 ValueError 的子类:

msg

未格式化的错误消息。

doc

正在解析的 JSON 文档。

pos

The start index of doc where parsing failed.

lineno

The line corresponding to pos.

colno

The column corresponding to pos.

3.5 新版功能.

标准符合性和互操作性

JSON 格式由 RFC 7159ECMA-404 指定。此段落详细讲了这个模块符合 RFC 的级别。简单来说, JSONEncoderJSONDecoder 子类,和明确提到的参数以外的参数,不作考虑。

此模块不严格遵循于 RFC ,它实现了一些扩展是有效的 Javascript 但不是有效的 JSON。尤其是:

  • 无限和 NaN 数值是被接受并输出;

  • 对象内的重复名称是接受的,并且仅使用最后一对属性-值对的值。

自从 RFC 允许符合 RFC 的语法分析程序接收 不符合 RFC 的输入文本以来,这个模块的解串器在默认状态下默认符合 RFC 。

字符编码

RFC 要求使用 UTF-8 , UTF-16 ,或 UTF-32 之一来表示 JSON ,为了最大互通性推荐使用 UTF-8 。

RFC允许,尽管不是必须的,这个模块的序列化默认设置为 ensure_ascii=True ,这样消除输出以便结果字符串至容纳 ASCII 字符。

Other than the ensure_ascii parameter, this module is defined strictly in terms of conversion between Python objects and Unicode strings, and thus does not otherwise directly address the issue of character encodings.

The RFC prohibits adding a byte order mark (BOM) to the start of a JSON text, and this module's serializer does not add a BOM to its output. The RFC permits, but does not require, JSON deserializers to ignore an initial BOM in their input. This module's deserializer raises a ValueError when an initial BOM is present.

The RFC does not explicitly forbid JSON strings which contain byte sequences that don't correspond to valid Unicode characters (e.g. unpaired UTF-16 surrogates), but it does note that they may cause interoperability problems. By default, this module accepts and outputs (when present in the original str) code points for such sequences.

Infinite and NaN Number Values

The RFC does not permit the representation of infinite or NaN number values. Despite that, by default, this module accepts and outputs Infinity, -Infinity, and NaN as if they were valid JSON number literal values:

>>> # Neither of these calls raises an exception, but the results are not valid JSON
>>> json.dumps(float('-inf'))
'-Infinity'
>>> json.dumps(float('nan'))
'NaN'
>>> # Same when deserializing
>>> json.loads('-Infinity')
-inf
>>> json.loads('NaN')
nan

In the serializer, the allow_nan parameter can be used to alter this behavior. In the deserializer, the parse_constant parameter can be used to alter this behavior.

Repeated Names Within an Object

The RFC specifies that the names within a JSON object should be unique, but does not mandate how repeated names in JSON objects should be handled. By default, this module does not raise an exception; instead, it ignores all but the last name-value pair for a given name:

>>> weird_json = '{"x": 1, "x": 2, "x": 3}'
>>> json.loads(weird_json)
{'x': 3}

The object_pairs_hook parameter can be used to alter this behavior.

Top-level Non-Object, Non-Array Values

The old version of JSON specified by the obsolete RFC 4627 required that the top-level value of a JSON text must be either a JSON object or array (Python dict or list), and could not be a JSON null, boolean, number, or string value. RFC 7159 removed that restriction, and this module does not and has never implemented that restriction in either its serializer or its deserializer.

Regardless, for maximum interoperability, you may wish to voluntarily adhere to the restriction yourself.

Implementation Limitations

Some JSON deserializer implementations may set limits on:

  • the size of accepted JSON texts

  • the maximum level of nesting of JSON objects and arrays

  • the range and precision of JSON numbers

  • the content and maximum length of JSON strings

This module does not impose any such limits beyond those of the relevant Python datatypes themselves or the Python interpreter itself.

When serializing to JSON, beware any such limitations in applications that may consume your JSON. In particular, it is common for JSON numbers to be deserialized into IEEE 754 double precision numbers and thus subject to that representation's range and precision limitations. This is especially relevant when serializing Python int values of extremely large magnitude, or when serializing instances of "exotic" numerical types such as decimal.Decimal.

Command Line Interface

Source code: Lib/json/tool.py


The json.tool module provides a simple command line interface to validate and pretty-print JSON objects.

If the optional infile and outfile arguments are not specified, sys.stdin and sys.stdout will be used respectively:

$ echo '{"json": "obj"}' | python -m json.tool
{
    "json": "obj"
}
$ echo '{1.2:3.4}' | python -m json.tool
Expecting property name enclosed in double quotes: line 1 column 2 (char 1)

在 3.5 版更改: The output is now in the same order as the input. Use the --sort-keys option to sort the output of dictionaries alphabetically by key.

Command line options

infile

The JSON file to be validated or pretty-printed:

$ python -m json.tool mp_films.json
[
    {
        "title": "And Now for Something Completely Different",
        "year": 1971
    },
    {
        "title": "Monty Python and the Holy Grail",
        "year": 1975
    }
]

If infile is not specified, read from sys.stdin.

outfile

Write the output of the infile to the given outfile. Otherwise, write it to sys.stdout.

--sort-keys

Sort the output of dictionaries alphabetically by key.

3.5 新版功能.

--json-lines

Parse every input line as separate JSON object.

3.8 新版功能.

-h, --help

Show the help message.

脚注

1

As noted in the errata for RFC 7159, JSON permits literal U+2028 (LINE SEPARATOR) and U+2029 (PARAGRAPH SEPARATOR) characters in strings, whereas JavaScript (as of ECMAScript Edition 5.1) does not.