Python編程：序列化和反序列化

前言

前面在學習時，簡單介紹了Python中的序列化和反序列化。我們已經知道，在程序運行的過程中，所有的變數都是在內存中，比如，定義一個dict：，我們可以隨時修改變數的值，比如把改成。但是一旦程序結束，變數所佔用的內存就被操作系統全部回收。如果沒有把修改後的存儲到磁碟上，下次重新運行程序，變數又被初始化為。

今天我們就來系統地學習Python中的序列化和反序列化。

序列化和反序列化

在python中，序列化可以理解為：把python的對象編碼轉換為json格式的字元串，反序列化可以理解為：把json格式字元串解碼為python數據對象。

我們把變數從內存中變成可存儲或傳輸的過程稱之為序列化，在Python中叫pickling，在其他語言中也被稱之為serialization，marshalling，flattening等等都是一個意思。序列化之後，就可以把序列化後的內容寫入磁碟，或者通過網路傳輸到別的機器上。反過來，把內容從序列化的對象重新讀到內存里稱之為反序列化，即unpickling。

在python的標準庫中，專門提供了json庫與pickle庫來處理這部分。

pickle模塊

使用pickle模塊，首先要導入該模塊：

把序列化後的內容存儲在變數中

返回結果是序列化後的位元組數據。

運行結果：

把序列化後的數據還原為對象（反序列化）

經過上面的序列化後，數據以位元組保存在了變數中，需要再次使用的時候使用函數就行了。如下：

運行結果：

直接存儲在文件中

上面的方法把任意對象序列化成一個，然後，就可以把這個寫入文件。或者用另一個方法直接把對象序列化後寫入一個，進行持久化。注意這次用的方法中少了個，即：，而不是上面用到的。

由於pickle寫入的是二進位數據，所以打開方式需要以和的模式。

運行結果：

直接把序列化後的內容寫入到文件中

也可以直接用方法從一個中直接反序列化出對象。如下：

運行結果：

這樣我們的數據就從文件中成功地反序列化到內存，保存到變數中了。要注意的是：這個變數和原來的變數是完全不相干的對象，它們只是內容相同而已。

序列化用戶自定義對象

開發中用的最多的就是我們自己定義類的對象，pickle當然也能寫入，不僅可以寫入類本身，也能寫入它的一個實例。

假設我們現在設計了一個類：

將類本身序列化到文件中：

運行結果：

將類本身序列化到文件中

將自定義類從文件中反序列化出來，並創建對象：

運行結果：

接下來，看下如何序列化自定義類的對象：

運行結果：(2處影響)：

1.創建了文件，並寫入了序列化後的數據到該文件中。

創建了文件，並寫入了序列化後的數據

2.列印結果：

從文件中反序列化出對象:

運行結果:

上面演示了pickle模塊序列化和反序列化，兩套方法：序列化到文件並反序列化到變數的和序列化到文件並反序列化的。

json模塊

如果我們要在不同的編程語言之間傳遞對象，就必須把對象序列化為標準格式，比如XML，但更好的方法是序列化為JSON，因為JSON表示出來就是一個字元串，可以被所有語言讀取，也可以方便地存儲到磁碟或者通過網路傳輸。JSON不僅是標準格式，並且比XML更快，而且可以直接在Web頁面中讀取，非常方便。

提示：本質就是字元串，是一個特殊格式的字元串而已。

JSON表示的對象就是標準的JavaScript語言的對象，JSON和Python內置的數據類型對應如下：

Python內置的json模塊提供了非常完善的Python對象到JSON格式的轉換。我們先看看如何把Python對象變成一個JSON：

如果您有一個對象x，則可以使用一行簡單的代碼查看其JSON字元串表示：

運行結果：

提示：

1.使用前要先導入模塊，此處是方法，區別於方法。如果你遇到了下面錯誤，請檢查方法是否使用錯誤：

此文中用的python是3.5，在版本3.6中已更改：所有可選參數現在僅為關鍵字。

2.方法的另一個變體，只是將對象序列化為文本文件。

dumps()方法返回一個str，內容就是標準的JSON。類似的，dump()方法可以直接把JSON寫入一個file-like Object。

要把JSON反序列化為Python對象，用或者對應的方法，前者把JSON的字元串反序列化，後者從中讀取字元串並反序列化。

用反序列化

運行結果：

用反序列化

用反序列化，直接將文件反序列化為內存中的對象。

運行結果：

JSON進階

Python的等對象可以直接序列化為JSON的，不過，很多時候，我們更喜歡用表示對象，比如定義類，然後序列化：

運行結果：

解析：發現報錯了，錯誤的原因是對象不是一個可序列化為的對象。

查看該方法官方文檔，此文中用的python是3.5，在版本3.6中已更改：所有可選參數現在僅為關鍵字。

這些參數就是讓我們來定製JSON序列化。前面的代碼之所以無法把類實例序列化為，是因為默認情況下，方法不知道如何將實例變為一個的對象。

可選參數就是把任意一個對象變成一個可序列為的對象，我們只需要為專門寫一個轉換函數，再把函數傳進去即可：

我們再進行序列化時，就可以用到該函數了：

運行結果：

不過，下次如果遇到一個類的實例，照樣無法序列化為JSON。我們可以偷個懶，把任意class的實例變為dict，我們可以這麼干：

之所以可以這麼寫，是因為通常的實例都有一個屬性，它就是一個，用來存儲實例變數。要特別注意，也有少數例外，比如定義了的。

同樣的道理，如果我們要把反序列化為一個對象實例，方法首先轉換出一個對象，然後，我們傳入的函數負責把轉換為實例：

核心代碼：

運行結果：

列印出的是反序列化的實例對象:

以上是存儲到變數，存儲到文件也是類似操作。

小結

本小節系統地學習了python中如何序列化和反序列化。重點學習python的標準庫中的專門提供的：。

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