如何将JSON序列化:从基础到实践的全面指南
在当今的软件开发中,JSON(JavaScript Object Notation)已成为数据交换的事实标准,无论是前后端数据交互、API响应,还是配置文件存储,JSON都以其轻量、易读、易解析的特性被广泛应用,而“JSON序列化”作为处理JSON的核心操作,指的是将程序中的数据结构(如对象、字典、列表等)转换为JSON格式字符串的过程,本文将从基础概念出发,详细讲解JSON序列化的原理、方法、常见问题及解决方案,帮助读者全面这一技能。
什么是JSON序列化?
1 定义
JSON序列化(Serialization)是将程序内存中的数据对象转换为JSON格式字符串的过程,JSON字符串是一种文本格式,遵循JSON规范(如键值对用双引号包裹、值可以是字符串、数字、布尔值、数组、对象或null等),便于存储、传输或持久化。
2 反序列化:对应的概念
与序列化相对的是反序列化(Deserialization),即将JSON字符串重新解析为程序中的数据对象(如Python的字典、JavaScript的对象等),序列化与反序列化共同构成了数据“内存↔文本”的双向转换,是跨语言、跨系统数据交互的基础。
3 为什么需要JSON序列化?
- 数据传输:网络通信中,数据需以文本形式传输(如HTTP请求/响应),序列化将对象转换为可传输的字符串。
- 数据存储:将数据以JSON格式保存到文件或数据库,便于后续读取和修改。
- 跨平台兼容:JSON是语言无关的格式,序列化后可在不同编程语言(如Python、Java、JavaScript等)间共享数据。
JSON序列化的核心规则
在进行序列化前,需明确JSON对数据类型的规范,这是确保序列化成功的关键:
| JSON类型 | 描述 | 示例 |
|---|---|---|
| 对象(Object) | 无序键值对集合,键必须是字符串 | {"name": "Alice", "age": 25} |
| 数组(Array) | 有序值列表 | [1, "two", true, null] |
| 字符串(String) | 必须用双引号包裹 | "Hello, World!" |
| 数字(Number) | 整数或浮点数,不支持NaN/Infinity | 123, -3.14 |
| 布尔值(Boolean) | true 或 false |
true, false |
| null | 表示空值 | null |
注意事项:
- 程序中的数据类型需与JSON类型匹配,例如Python的
None需对应JSON的null,True/False对应true/false。 - 键名必须是字符串,且不能用单引号(JSON规范要求双引号)。
- 不支持函数、日期对象等复杂类型,需先转换为基本类型(如日期字符串)。
主流编程语言的JSON序列化方法
不同编程语言提供了内置或第三方库实现JSON序列化,以下以Python、JavaScript、Java为例,介绍具体操作。
1 Python:使用json模块
Python标准库json提供了序列化(json.dumps())和反序列化(json.loads())的核心功能。
基本序列化:json.dumps()
import json
# 定义Python字典
data = {
"name": "Bob",
"age": 30,
"is_student": False,
"courses": ["Math", "Physics"],
"address": None
}
# 序列化为JSON字符串
json_str = json.dumps(data)
print(json_str)
# 输出: {"name": "Bob", "age": 30, "is_student": false, "courses": ["Math", "Physics"], "address": null}
格式化输出:indent参数
默认情况下,json.dumps()返回压缩后的字符串(无空格和换行),通过indent参数可美化输出:
formatted_json = json.dumps(data, indent=4, ensure_ascii=False)
print(formatted_json)
# 输出(格式化后):
{
"name": "Bob",
"age": 30,
"is_student": false,
"courses": [
"Math",
"Physics"
],
"address": null
}
ensure_ascii=False:确保非ASCII字符(如中文)原样输出,而非转义为Unicode。
处理复杂类型:自定义序列化
当数据包含不可直接序列化的类型(如datetime、自定义类对象)时,需通过default参数指定自定义序列化函数:
from datetime import datetime
def custom_serializer(obj):
if isinstance(obj, datetime):
return obj.isoformat() # 将datetime转换为ISO格式字符串
raise TypeError(f"Object of type {type(obj)} is not JSON serializable")
data_with_datetime = {
"event": "Meeting",
"time": datetime.now()
}
json_str = json.dumps(data_with_datetime, default=custom_serializer)
print(json_str)
# 输出示例: {"event": "Meeting", "time": "2023-10-01T14:30:00.123456"}
2 JavaScript:使用JSON.stringify()
JavaScript作为JSON的起源语言,原生提供了JSON.stringify()方法进行序列化。
基本序列化
const data = {
name: "Alice",
age: 25,
isStudent: true,
courses: ["English", "Programming"],
address: null
};
const jsonStr = JSON.stringify(data);
console.log(jsonStr);
// 输出: {"name":"Alice","age":25,"isStudent":true,"courses":["English","Programming"],"address":null}
格式化输出:space参数
通过space参数控制缩进和空格:
const formattedJson = JSON.stringify(data, null, 2);
console.log(formattedJson);
// 输出(格式化后):
{
"name": "Alice",
"age": 25,
"isStudent": true,
"courses": [
"English",
"Programming"
],
"address": null
}
过滤和转换:replacer参数
replacer可以是函数或数组,用于控制哪些属性被序列化或修改值:
- 数组形式:指定需要序列化的键名:
const filteredJson = JSON.stringify(data, ["name", "age"]); console.log(filteredJson); // 输出: {"name":"Alice","age":25} - 函数形式:对每个属性值进行处理:
const modifiedJson = JSON.stringify(data, (key, value) => { if (key === "age") return value + 1; // 年龄+1 return value; }); console.log(modifiedJson); // 输出: {"name":"Alice","age":26,"isStudent":true,...}
处理循环引用:replacer与space结合
JavaScript对象可能存在循环引用(如对象属性指向自身),直接序列化会报错,可通过replacer过滤或使用第三方库(如flatted)解决:
const obj = { name: "Loop" };
obj.self = obj; // 循环引用
try {
JSON.stringify(obj); // 报错: "TypeError: Converting circular structure to JSON"
} catch (e) {
console.error(e.message);
}
3 Java:使用Jackson/Gson库
Java没有内置的JSON处理库,需借助第三方库,常用的是Jackson(高性能)和Gson(Google开发),这里以Jackson为例。
添加依赖(Maven)
<dependency>
<groupId>com.fasterxml.jackson.core</groupId>
<artifactId>jackson-databind</artifactId>
<version>2.15.2</version>
</dependency>
基本序列化:ObjectMapper
import com.fasterxml.jackson.databind.ObjectMapper;
public class JsonSerialization {
public static void main(String[] args) throws Exception {
// 创建Java对象
User user = new User("Charlie", 28, false, new String[]{"Chemistry", "Biology"});
// 创建ObjectMapper实例
ObjectMapper mapper = new ObjectMapper();
// 序列化为JSON字符串
String jsonStr = mapper.writeValueAsString(user);
System.out.println(jsonStr);
// 输出: {"name":"Charlie","age":28,"isStudent":false,"courses":["Chemistry","Biology"]}
}
}
// 定义User类
class User {
private String name;
private int age;
private boolean isStudent;
private String[] courses;
// 构造方法、getter/setter省略
public User(String name, int age,


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