python學(xué)習(xí)筆記，特做記錄，分享給大家，希望對(duì)大家有所幫助。

序列化

在程序運(yùn)行的過程中，所有的變量都是在內(nèi)存中，比如，定義一個(gè)dict：

d = dict(name='Bob', age=20, score=88)

可以隨時(shí)修改變量，比如把name改成'Bill'，但是一旦程序結(jié)束，變量所占用的內(nèi)存就被操作系統(tǒng)全部回收。如果沒有把修改后的'Bill'存儲(chǔ)到磁盤上，下次重新運(yùn)行程序，變量又被初始化為'Bob'。

我們把變量從內(nèi)存中變成可存儲(chǔ)或傳輸?shù)倪^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(gè)意思。

序列化之后，就可以把序列化后的內(nèi)容寫入磁盤，或者通過網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)絼e的機(jī)器上。

反過來，把變量內(nèi)容從序列化的對(duì)象重新讀到內(nèi)存里稱之為反序列化，即unpickling。

Python提供了pickle模塊來實(shí)現(xiàn)序列化。

首先，我們嘗試把一個(gè)對(duì)象序列化并寫入文件：

import pickle
d = dict(name='Bob', age=20, score=88)
pickle.dumps(d)

運(yùn)行結(jié)果：

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.'

Process finished with exit code 0

pickle.dumps()方法把任意對(duì)象序列化成一個(gè)bytes，然后，就可以把這個(gè)bytes寫入文件?；蛘哂昧硪粋€(gè)方法pickle.dump()直接把對(duì)象序列化后寫入一個(gè)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(nèi)容，這些都是Python保存的對(duì)象內(nèi)部信息。

當(dāng)我們要把對(duì)象從磁盤讀到內(nèi)存時(shí)，可以先把內(nèi)容讀到一個(gè)bytes，然后用pickle.loads()方法反序列化出對(duì)象，也可以直接用pickle.load()方法從一個(gè)file-like Object中直接反序列化出對(duì)象。我們打開另一個(gè)Python命令行來反序列化剛才保存的對(duì)象：

f = open('dump.txt', 'rb')
d = pickle.load(f)
f.close()
print d

運(yùn)行結(jié)果：

{'age': 20, 'score': 88, 'name': 'Bob'}

Process finished with exit code 1

變量的內(nèi)容又回來了！

當(dāng)然，這個(gè)變量和原來的變量是完全不相干的對(duì)象，它們只是內(nèi)容相同而已。

Pickle的問題和所有其他編程語言特有的序列化問題一樣，就是它只能用于Python，并且可能不同版本的Python彼此都不兼容，因此，只能用Pickle保存那些不重要的數(shù)據(jù)，不能成功地反序列化也沒關(guān)系。

JSON

如果我們要在不同的編程語言之間傳遞對(duì)象，就必須把對(duì)象序列化為標(biāo)準(zhǔn)格式，比如XML，但更好的方法是序列化為JSON，因?yàn)镴SON表示出來就是一個(gè)字符串，可以被所有語言讀取，也可以方便地存儲(chǔ)到磁盤或者通過網(wǎng)絡(luò)傳輸。JSON不僅是標(biāo)準(zhǔn)格式，并且比XML更快，而且可以直接在Web頁面中讀取，非常方便。

JSON表示的對(duì)象就是標(biāo)準(zhǔn)的JavaScript語言的對(duì)象，JSON和Python內(nèi)置的數(shù)據(jù)類型對(duì)應(yīng)如下：

Python內(nèi)置的json模塊提供了非常完善的Python對(duì)象到JSON格式的轉(zhuǎn)換。我們先看看如何把Python對(duì)象變成一個(gè)JSON：

import json
d = dict(name='Bob', age=20, score=88)
print json.dumps(d)

運(yùn)行結(jié)果：

{"age": 20, "score": 88, "name": "Bob"}

Process finished with exit code 0

dumps()方法返回一個(gè)str，內(nèi)容就是標(biāo)準(zhǔn)的JSON。類似的，dump()方法可以直接把JSON寫入一個(gè)file-like Object。

要把JSON反序列化為Python對(duì)象，用loads()或者對(duì)應(yīng)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"}'
print json.loads(json_str)

運(yùn)行結(jié)果：

{u'age': 20, u'score': 88, u'name': u'Bob'}

Process finished with exit code 0

由于JSON標(biāo)準(zhǔn)規(guī)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(zhuǎn)換。

JSON進(jìn)階

Python的dict對(duì)象可以直接序列化為JSON的{}，不過，很多時(shí)候，我們更喜歡用class表示對(duì)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(yùn)行代碼，毫不留情地得到一個(gè)TypeError：

TypeError: <__main__.Student object at 0x10603cc50> is not JSON serializable

Process finished with exit code 1

錯(cuò)誤的原因是Student對(duì)象不是一個(gè)可序列化為JSON的對(duì)象。

如果連class的實(shí)例對(duì)象都無法序列化為JSON，這肯定不合理！

這些可選參數(shù)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(shí)例序列化為JSON，是因?yàn)槟J(rèn)情況下，dumps()方法不知道如何將Student實(shí)例變?yōu)橐粋€(gè)JSON的{}對(duì)象。

可選參數(shù)default就是把任意一個(gè)對(duì)象變成一個(gè)可序列為JSON的對(duì)象，我們只需要為Student專門寫一個(gè)轉(zhuǎn)換函數(shù)，再把函數(shù)傳進(jìn)去即可：

def student2dict(std):
    return {
        'name': std.name,
        'age': std.age,
        'score': std.score
    }

這樣，Student實(shí)例首先被student2dict()函數(shù)轉(zhuǎn)換成dict，然后再被順利序列化為JSON：

print json.dumps(s, default=student2dict)

運(yùn)行結(jié)果：

{"age": 20, "score": 88, "name": "Bob"}

Process finished with exit code 0

不過，下次如果遇到一個(gè)Teacher類的實(shí)例，照樣無法序列化為JSON。我們可以偷個(gè)懶，把任意class的實(shí)例變?yōu)閐ict：

print json.dumps(s, default=lambda obj: obj.__dict__)

因?yàn)橥ǔlass的實(shí)例都有一個(gè)dict屬性，它就是一個(gè)dict，用來存儲(chǔ)實(shí)例變量。也有少數(shù)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(gè)Student對(duì)象實(shí)例，loads()方法首先轉(zhuǎn)換出一個(gè)dict對(duì)象，然后，我們傳入的object_hook函數(shù)負(fù)責(zé)把dict轉(zhuǎn)換為Student實(shí)例：

def dict2student(d):
    return Student(d['name'], d['age'], d['score'])

運(yùn)行結(jié)果如下：

<__main__.Student object at 0x10cd3c190>

Process finished with exit code 1

打印出的是反序列化的Student實(shí)例對(duì)象。