序列化

程序运行中变量都在内存中，程序结束即被回收。序列化：把变量从内存变成可存储或可传输的形式（Python 称 pickling，其他语言多称 serialization）。反序列化：从序列化形式读回内存（unpickling）。Python 常用 pickle（仅 Python）和 json（跨语言、Web 标准）。

1. pickle：Python 专用序列化

• import pickle。
• pickle.dumps(obj)：把任意对象序列化为 bytes，不写文件。
• pickle.dump(obj, file)：序列化并直接写入 file-like Object（需以 'wb' 等二进制模式打开）。
• pickle.loads(bytes)：从 bytes 反序列化出对象。
• pickle.load(file)：从 file-like Object（'rb'）直接反序列化出对象。
• 写入磁盘的内容是二进制，人类不可读；反序列化得到的是内容相同的新对象，与原来的对象不是同一个。

import pickle
d = dict(name='Bob', age=20, score=88)
pickle.dumps(d)                    # bytes
with open('dump.txt', 'wb') as f:
    pickle.dump(d, f)
with open('dump.txt', 'rb') as f:
    d2 = pickle.load(f)             # 得到与 d 内容相同的 dict

• 局限：仅适用于 Python，且不同 Python 版本可能不兼容；适合保存“不重要、反序列化失败也无所谓”的数据。

2. JSON：跨语言标准格式

• 在不同语言间传递对象，需用标准格式；JSON 是字符串，各语言都能读，便于存盘和网络传输。
• import json。
• json.dumps(obj)：把 Python 对象序列化为 str（标准 JSON 字符串）。
• json.dump(obj, file)：序列化并写入 file-like Object。
• json.loads(s)：把 JSON 字符串反序列化为 Python 对象。
• json.load(file)：从 file-like Object 读取并反序列化。
• JSON 标准使用 UTF-8 编码，与 Python 的 str 转换无问题。

JSON 类型	Python 类型
{}	dict
[]	list
"..."	str
数字	int / float
true/false	True/False
null	None

import json
d = dict(name='Bob', age=20, score=88)
json.dumps(d)   # '{"age": 20, "score": 88, "name": "Bob"}'
json_str = '{"age": 20, "score": 88, "name": "Bob"}'
json.loads(json_str)   # {'age': 20, 'score': 88, 'name': 'Bob'}

3. JSON 进阶：自定义类的序列化与反序列化

• dict 可直接 json.dumps()；class 实例不能直接序列化，会报 TypeError: ... is not JSON serializable。
• 序列化类实例：为 json.dumps(obj, default=转换函数) 提供 default；转换函数把任意对象变成可被 JSON 序列化的类型（通常是 dict）。

def student2dict(std):
    return {'name': std.name, 'age': std.age, 'score': std.score}

json.dumps(s, default=student2dict)

• 通用写法：json.dumps(s, default=lambda obj: obj.__dict__)，利用多数实例的 __dict__ 属性；定义了 __slots__ 的类没有 __dict__，不能这样用。
• 反序列化为类实例：json.loads(s, object_hook=转换函数)；转换函数接收 dict，返回自定义类实例。

def dict2student(d):
    return Student(d['name'], d['age'], d['score'])

json.loads(json_str, object_hook=dict2student)   # 得到 Student 实例

4. 中文与 ensure_ascii

• json.dumps(obj, ensure_ascii=True)（默认）：非 ASCII 字符（如中文）会被转成 \uXXXX。
• json.dumps(obj, ensure_ascii=False)：中文等直接保留在字符串中，便于阅读。

5. 小结

模块	适用场景	序列化结果	跨语言 / 版本
pickle	仅 Python 内部持久化	bytes	否，版本敏感
json	存盘、网络、跨语言	str (JSON)	是

• pickle：Python 专用，接口为 dumps/dump、loads/load。
• json：通用、Web 标准；dumps/loads 接口简单，通过 default、object_hook 可扩展为支持自定义类。

练习

对中文进行 JSON 序列化时，分别使用 ensure_ascii=True 与 ensure_ascii=False，观察输出差异。

import json
obj = dict(name='小明', age=20)
json.dumps(obj, ensure_ascii=True)
json.dumps(obj, ensure_ascii=False)