Python 如何使一个类可以被JSON序列化

在本文中，我们将介绍如何使用Python使一个类可以被JSON序列化。JSON（JavaScript Object Notation）是一种常用的数据交换格式，它可以表示各种类型的数据。在Python中，我们可以使用内置的json模块来进行JSON序列化和反序列化操作。

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1. JSON序列化的基本概念

JSON序列化是指将Python对象转换为JSON字符串的过程。JSON字符串由键值对组成，值可以是字符串、数字、布尔值、数组、对象等基本数据类型。对于一个类的实例，如果想要将其序列化为JSON字符串，需要满足以下要求：

类中的所有属性都是JSON可序列化的，即可以被转换为JSON字符串的类型；
类必须实现一个特殊方法__dict__()，用于返回一个包含类实例属性的字典。

下面的示例将展示如何使一个类可以被JSON序列化。

import json

class Person:
    def __init__(self, name, age):
        self.name = name
        self.age = age

person = Person("Alice", 25)

# 将Person类的实例序列化为JSON字符串
person_json = json.dumps(person.__dict__)
print(person_json)

运行上述代码，输出的将是一个符合JSON格式的字符串：

{"name": "Alice", "age": 25}

2. 复杂类型的JSON序列化

除了基本数据类型外，JSON还支持数组和对象的嵌套。如果一个类的属性是另一个类的实例或列表，我们可以使用递归的方式将其转换为JSON字符串。

import json

class Book:
    def __init__(self, title, author):
        self.title = title
        self.author = author

class Library:
    def __init__(self):
        self.books = []

book1 = Book("Python入门", "Tom")
book2 = Book("Java基础", "Alice")

library = Library()
library.books.append(book1)
library.books.append(book2)

# 将Library类的实例序列化为JSON字符串
library_json = json.dumps(library, default=lambda obj: obj.__dict__)
print(library_json)

上述代码中，我们定义了一个Library类，该类包含一个books属性，它是一个包含Book实例的列表。通过使用default参数，我们可以指定一个函数来处理非JSON可序列化的类型。在这里，我们使用lambda表达式来返回对象的__dict__属性。

运行上述代码，输出的将是一个嵌套的JSON字符串：

{"books": [{"title": "Python入门", "author": "Tom"}, {"title": "Java基础", "author": "Alice"}]}

3. 定制类的JSON序列化

有时，我们需要对某些属性进行特殊处理，或者在序列化过程中添加一些额外的字段。在Python中，我们可以通过实现类的__json__()方法来定制类的JSON序列化过程。

import json

class Employee:
    def __init__(self, name, age, salary):
        self.name = name
        self.age = age
        self.salary = salary

    def __json__(self):
        return {
            "name": self.name,
            "age": self.age,
            "salary": "%.2f" % self.salary,
            "bonus": "%.2f" % (self.salary * 0.1)
        }

employee = Employee("Bob", 30, 5000.0)

# 将Employee类的实例定制序列化为JSON字符串
employee_json = json.dumps(employee.__json__())
print(employee_json)

上述代码中，我们在Employee类中实现了__json__()方法，在该方法中返回一个包含定制属性的字典。在这里，我们添加了一个bonus字段，表示员工的奖金金额。

运行上述代码，输出的将是一个包含定制属性的JSON字符串：

{"name": "Bob", "age": 30, "salary": "5000.00", "bonus": "500.00"}

总结

本文介绍了如何使用Python使一个类可以被JSON序列化。我们了解了JSON序列化的基本概念，并提供了示例代码展示了如何进行JSON序列化以及如何处理复杂类型和定制类的序列化过程。通过掌握这些技巧，我们能够更好地利用Python的json模块将类实例转换为JSON字符串，以满足不同的数据交互需求。