Python 对象序列化

深藏阁楼爱情的钟 2022-09-13 14:26 180阅读 0赞

## 引言 ##

> 将对象的状态信息转换为可以存储或传输的形式的过程叫作**序列化**
> 
> 类似地从序列化后的数据转换成相对应的对象叫作 **反序列化**
> 
> 本文介绍 `Python` 将对象序列化和反序化的两个模块
> 
>  *  **pickle**
>  *  **json**

## pickle ##

# 序列化
    In [19]: num = 66
    
    In [20]: s = 'python'
    
    In [21]: pi = 3.14
    
    In [22]: li = [1, 2, 3]
    
    In [27]: b_num = pickle.dumps(num)
    
    In [28]: b_s = pickle.dumps(s)
    
    In [29]: b_pi = pickle.dumps(pi)
    
    In [30]: b_li = pickle.dumps(li)
    
    In [31]: b_num
    Out[31]: b'\x80\x03KB.'
    
    In [32]: b_s
    Out[32]: b'\x80\x03X\x06\x00\x00\x00pythonq\x00.'
    
    In [33]: b_pi
    Out[33]: b'\x80\x03G@\t\x1e\xb8Q\xeb\x85\x1f.'
    
    In [34]: b_li
    Out[34]: b'\x80\x03]q\x00(K\x01K\x02K\x03e.'
        
    In [35]: type(b_li)
    Out[35]: bytes
        
    # 反序列化 
    In [47]: pickle.loads(b_num)
    Out[47]: 66
    
    In [48]: pickle.loads(b_s)
    Out[48]: 'python'
    
    In [49]: pickle.loads(b_pi)
    Out[49]: 3.14
    
    In [50]: li = pickle.loads(b_li)
    
    In [51]: li
    Out[51]: [1, 2, 3]
    
    In [52]: type(li)
    Out[52]: list

自定义的对象也能序列化

class User:
        
        def __init__(self, name, sex):
            self.name = name
            self.sex = sex
            
    In [38]: user = User('hui', '男')
    
    In [39]: b_user = pickle.dumps(user)
    
    In [40]: b_user
    Out[40]: b'\x80\x03c__main__\nUser\nq\x00)\x81q\x01}q\x02(X\x04\x00\x00\x00nameq\x03X\x03\x00\x00\x00huiq\x04X\x03\x00\x00\x00sexq\x05X\x03\x00\x00\x00\xe7\x94\xb7q\x06ub.'
    
    In [41]: type(b_user)
    Out[41]: bytes
    
    In [42]: user = pickle.loads(b_user)
    
    In [43]: type(user)
    Out[43]: __main__.User
    
    In [44]: user.name
    Out[44]: 'hui'
    
    In [45]: user.sex
    Out[45]: '男'

**注意：`pickle` 序列化后数据都是字节(bytes)类型**

`pickle` 也可以把对象序列化保存到文件，然后从文件反序化回对象。

import pickle
    
    class User:
        
        def __init__(self, name, sex):
            self.name = name
            self.sex = sex
            
    user = User('ithui', '男')
    f = open('user.txt', mode='wb')
    pickle.dump(user, f)
    f.close()

从文件反序化回对象

In [3]: f = open('user.txt', 'rb')
       ...: user = pickle.load(f)
       ...: f.close()
       ...: 
    In [4]: user
    Out[4]: <__main__.User at 0x16c58ebef08>
    
    In [5]: user.name
    Out[5]: 'ithui'
    
    In [6]: user.sex
    Out[6]: '男'

> `pickle` 模块虽然可以将对象序列化，但它只适用于 `Python` 语言，所以不方便数据交换。例如你将数据发给前端，`js` 则无法将数据转成自己想要的。

## json ##

> 如果我们要在不同的编程语言之间传递对象，就必须把对象序列化为标准格式，比如 `json`，因为 `json` 表示出来就是一个字符串，可以被所有语言读取，也可以方便地存储到磁盘或者通过网络传输进行数据交换。

`json` 字符串表示的对象就是 `js` 的对象，`json` 和 `Python` 内置的数据类型对应如下：

<table> 
 <thead> 
  <tr> 
   <th><strong>JSON类型</strong></th> 
   <th><strong>Python类型</strong></th> 
  </tr> 
 </thead> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td><strong>{}</strong></td> 
   <td><strong>dict</strong></td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td><strong>[]</strong></td> 
   <td><strong>list</strong></td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td><strong>"string"</strong></td> 
   <td><strong>’str’ 或 u’unicode’</strong></td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td><strong>3.14</strong></td> 
   <td><strong>int 或 float</strong></td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td><strong>true / false</strong></td> 
   <td><strong>True / False</strong></td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td><strong>null</strong></td> 
   <td><strong>None</strong></td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

In [7]: import json
    
    In [8]: info_dict = { 
       ...:     'name': 'hui',
       ...:     'age': 22,
       ...:     'is_admin': True,
       ...:     'hobbies': ['下象棋', '写代码'],
       ...:     'other': None
       ...: }
    
    In [9]: info_json = json.dumps(info_dict)
    
    In [10]: info_json
    Out[10]: '{ 
        		"name": "hui", 
        		"age": 22, 
                 "is_admin": true, 
                 "hobbies": ["\\u4e0b\\u8c61\\u68cb", "\\u5199\\u4ee3\\u7801"], 
                 "other": null
            }'
       
    # 对应的反序列化
    In [16]: info_d = json.loads(info_json)
    
    In [17]: info_d
    Out[17]:
    { 'name': 'hui',
     'age': 22,
     'is_admin': True,
     'hobbies': ['下象棋', '写代码'],
     'other': None}
    
    In [18]: type(info_d)
    Out[18]: dict

看看自定义的类对象能不能 `json` 序列化

In [21]: import json
    
    In [22]: class User:
        ...:
        ...:     def __init__(self, name, sex):
        ...:         self.name = name
        ...:         self.sex = sex
        ...:
    
    In [23]: user = User('ithui', '男')
    
    In [24]: json.dumps(user)
        
    TypeError: Object of type User is not JSON serializable

报错了，说 `User` 对象不能 `json` 序列化。有没有方法可以让自定义的对象可以转成 `json`，肯定是有的。

大致思路就是先把User对象转成可以被 `json` 序列化的对象，例如 `dict` 等，然后再把可序列化的对象给 `json` 模块。

In [28]: def user2dict(obj):
        ...:     return { 'name': obj.name, 'sex': obj.sex}
        ...:
        ...:
    
    In [29]: user = User('ithui', '男')
    
    In [30]: user_dict = user2dict(user)
    
    In [31]: user_dict
    Out[31]: { 'name': 'ithui', 'sex': '男'}
    
    In [32]: user_json = json.dumps(user_dict)
    
    In [33]: user_json
    Out[33]: '{"name": "ithui", "sex": "\\u7537"}'

也可以在序列化的时候指定一个转换器，可选参数 `default` 就是把任意一个对象变成一个可序列为JSON的对象，我们只需要为 `User` 专门写一个转换函数，再把函数传进去即可：

In [28]: def user2dict(obj):
        ...:     return { 'name': obj.name, 'sex': obj.sex}
        ...:
        ...:
            
    In [34]: user_json = json.dumps(user, default=user2dict)
    
    In [35]: user_json
    Out[35]: '{"name": "ithui", "sex": "\\u7537"}'

这样虽然可以把自定义的类对象转换成 `json` 但是要为不同的类专门定制不同的转换器，重复又麻烦，因此想到利用的每个类的 `__dict__` 属性来序列化，它是一个 `dict` 对象，用来存储实例变量。也有少数例外，比如定义了 `__slots__` 的 `class`

In [36]: user.__dict__
    Out[36]: { 'name': 'ithui', 'sex': '男'}
        
    In [41]: json.dumps(user.__dict__)
    Out[41]: '{"name": "ithui", "sex": "\\u7537"}'

**注意：如果是对象中的属性又嵌套另一个不能直接 `json` 序列化的对象，使用 `__dict__` 属性照样无法正常序列化。**

## **尾语** ##

**✍ 用 Code 谱写世界，让生活更有趣。❤️**

**✍ 万水千山总是情，点赞再走行不行。❤️**

**✍ 码字不易，还望各位大侠多多支持。❤️**