Python 对象序列化

Posted 2023-02-06 忆想不到的晖

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\\x01q\\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：

JSON类型	Python类型
	dict
[]	list
"string"	’str’ 或 u’unicode’
3.14	int 或 float
true / false	True / False
null	None

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

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