JSON文件格式及Python操作详解

大家好，欢迎来到IT知识分享网。

JSON（JavaScript Object Notation）是一种轻量级、易于阅读和编写的文本数据交换格式，广泛用于Web应用、API数据传输和配置文件存储。本文将详细介绍JSON的结构，并通过Python标准库json模块，演示如何实现JSON的读取、写入、查询与修改。

一、JSON基础语法

1. JSON数据结构

JSON支持以下数据类型：

• 对象（Object）：键值对的集合，用{}包裹，键必须为字符串且用双引号括起。
• 数组（Array）：有序的值列表，用[]包裹。
• 字符串（String）：用双引号括起。
• 数值（Number）：整数或浮点数。
• 布尔值（Boolean）：true或false（注意全小写）。
• 空值（Null）：null。

{ "name": "Alice", "age": 30, "is_student": false, "scores": [90, 85, 95], "address": { "city": "Beijing", "zipcode": "" } } 

2. JSON与XML的对比

• 轻量级：JSON比XML结构更简洁，体积更小。
• 易读性：JSON使用键值对，更直观。
• 跨语言支持：JSON是语言无关的，支持多种编程语言解析。

二、Python中操作JSON的工具：json模块

Python标准库的json模块提供了对JSON数据的解析和生成功能，无需额外安装。

1. 安装与导入

import json # 直接导入即可 

三、JSON的读取（解析）

1. 从字符串解析（json.loads()）

将JSON格式的字符串转换为Python对象（字典或列表）。

json_str = '{"name": "Bob", "age": 25}' data = json.loads(json_str) print(type(data)) # 输出: <class 'dict'> print(data["name"]) # 输出: Bob 

2. 从文件读取（json.load()）

读取JSON文件内容并转换为Python对象。

with open("data.json", "r", encoding="utf-8") as f: data = json.load(f) print(data["address"]["city"]) # 输出: Beijing 

四、JSON的写入（序列化）

1. 将Python对象转为JSON字符串（json.dumps()）

data = { "name": "Charlie", "hobbies": ["reading", "coding"] } json_str = json.dumps(data, indent=2) # indent参数使输出更易读 print(json_str) # 输出： # { # "name": "Charlie", # "hobbies": ["reading", "coding"] # } 

2. 写入JSON文件（json.dump()）

with open("output.json", "w", encoding="utf-8") as f: json.dump(data, f, indent=2) 

五、JSON数据的查询与访问

1. 访问嵌套数据

data = { "user": { "name": "David", "contacts": { "email": "", "phone": "" } } } # 访问嵌套键 print(data["user"]["contacts"]["email"]) # 输出:  

2. 遍历数组

scores = [90, 85, 95] for score in data["scores"]: print(score) # 输出每个分数 

3. 安全访问（避免KeyError）

使用.get()方法防止键不存在的错误：

email = data.get("user", {}).get("contacts", {}).get("email", "N/A") print(email) # 若路径存在则返回值，否则返回"N/A" 

六、JSON数据的修改与删除

1. 修改数据

data["age"] = 31 # 修改现有键的值 data["new_key"] = "new_value" # 添加新键值对 

2. 删除数据

del data["age"] # 删除键"age" popped_value = data.pop("hobbies", None) # 弹出键"hobbies"，返回默认值None 

3. 保存修改后的数据

修改后需要重新写入文件：

with open("updated.json", "w") as f: json.dump(data, f, indent=2) 

七、错误处理

1. 解析异常处理

try: invalid_json = "{name: 'Eve'}" # 错误：键未用双引号包裹 data = json.loads(invalid_json) except json.JSONDecodeError as e: print(f"解析失败: {e}") 

2. 文件操作异常

try: with open("nonexistent.json", "r") as f: data = json.load(f) except FileNotFoundError: print("文件不存在！") 

八、进阶技巧

1. 处理复杂嵌套结构

使用递归遍历或第三方库（如jsonpath-ng）：

from jsonpath_ng import jsonpath, parse # 查询所有邮箱地址 expression = parse('$.users[*].contacts.email') for match in expression.find(data): print(match.value) 

2. 自定义序列化

对于复杂对象（如自定义类），需定义default函数：

class Person: def __init__(self, name, age): self.name = name self.age = age def encode_person(obj): if isinstance(obj, Person): return {"name": obj.name, "age": obj.age} raise TypeError("类型未支持") p = Person("Frank", 35) json_str = json.dumps(p, default=encode_person) 

九、总结

JSON因其简洁性和跨平台兼容性成为数据交换的首选格式。通过Python的json模块，可以轻松实现JSON的读写、查询和修改。对于复杂场景，可结合第三方库（如pandas或jsonpath-ng）进一步扩展功能。掌握JSON操作是开发中处理API数据、配置文件和数据持久化的重要技能。

附：常用代码模板

# 读取JSON文件 def read_json(file_path): with open(file_path, 'r') as f: return json.load(f) # 写入JSON文件 def write_json(data, file_path): with open(file_path, 'w') as f: json.dump(data, f, indent=2, ensure_ascii=False)