第5-4课：JSON数据交换
一、本课目标
完成本课后，你能够：
- 说明JSON是什么以及为什么Web接口经常使用JSON；
- 区分Python对象、JSON文本和网络中的字节；
- 掌握JSON的六类基本值；
- 使用
json.dumps()完成序列化； - 使用
json.loads()完成反序列化； - 识别常见JSON格式错误和不支持的数据类型；
- 看懂HTTP请求体或响应体中的JSON。
二、前置知识
- Python字典、列表、字符串、数字、布尔值和
None； - 已理解HTTP请求体、响应体和
Content-Type； - 本课不重复讲解Python容器和异常处理语法。
三、为什么需要数据交换格式
客户端和服务器可能使用不同语言。例如浏览器使用JavaScript，后端使用Python。Python字典只能直接存在于Python程序内，不能原样作为跨语言约定。
双方需要一种共同格式：
Python字典 → JSON文本 → HTTP传输 → JSON文本 → JavaScript对象
JavaScript对象表示法（JavaScript Object Notation，JSON）是一种轻量的文本数据格式。它由字符组成，与具体编程语言无关，因此非常适合Web接口交换结构化数据。
四、不要混淆三个层次
下面三项表示相近内容，但类型不同：
# Python字典：程序可以按键读取和修改
book = {"id": 1, "available": True}
# JSON文本：本质是一个Python字符串
json_text = '{"id": 1, "available": true}'
# UTF-8字节：真正写入网络连接的数据形式之一
json_bytes = json_text.encode("utf-8")
特别注意：
- Python使用
True和None； - JSON使用
true和null； - Python字典显示时可能使用单引号；
- JSON属性名和字符串必须使用双引号。
因此，str(book)不是可靠的JSON生成方式。
五、JSON支持哪些值
| JSON类型 | JSON示例 | 转成Python后的类型 |
|---|---|---|
| object | {"title": "Python"} |
dict |
| array | ["Python", "Web"] |
list |
| string | "Python" |
str |
| number | 59.9 |
int或float |
| boolean | true、false |
True、False |
| null | null |
None |
JSON没有元组、集合、日期时间、Decimal和自定义类等专用类型。发送这些值之前，需要先决定明确的表示形式。
例如日期时间通常转换成字符串：
{"created_at": "2026-08-20T10:30:00+08:00"}
这只是常见约定，客户端和服务器仍需在接口文档中统一格式与时区。
六、阅读一段JSON
{
"id": 1,
"title": "Python Web基础",
"price": 59.9,
"available": true,
"tags": ["Python", "Web"],
"description": null
}
从外向内阅读：
- 最外层花括号表示一个object；
- object中包含六组“属性名和值”；
tags的值是array；- array中有两个string；
description当前没有值，因此使用null。
JSON不允许在最后一个属性后留下多余逗号，也不支持Python风格的# 注释。
七、序列化
序列化（Serialization）是把程序中的对象转换成便于保存或传输的格式。本课是把Python对象转换为JSON文本：
json_text = json.dumps(book, ensure_ascii=False, indent=2)
参数含义：
book：需要转换的Python对象；ensure_ascii=False：中文直接保留，不显示成Unicode转义；indent=2：每层缩进两个空格，便于人阅读。
格式化缩进会增加数据大小，生产接口是否缩进由项目性能和可读性要求决定。
八、反序列化
反序列化（Deserialization）是把JSON文本还原为Python对象：
request_body = '{"title": "HTTP实践", "price": 49.0}'
request_data = json.loads(request_body)
print(request_data["title"])
json.loads()中的字母s可以帮助记忆为“读取字符串”。解析成功只说明JSON语法正确，不表示字段满足业务规则。例如{"title": ""}是合法JSON，但空书名可能不符合业务要求。
九、JSON与HTTP怎样配合
客户端提交JSON时，应声明请求体格式：
POST /books HTTP/1.1
Content-Type: application/json; charset=utf-8
{"title": "Python入门"}
服务器返回JSON时，也应声明响应体格式：
HTTP/1.1 200 OK
Content-Type: application/json; charset=utf-8
{"id": 1, "title": "Python入门"}
Content-Type告诉接收方应按照什么格式解释正文。如果正文是JSON却声明为text/plain，有些工具仍能显示，但自动处理、文档和客户端代码可能出现问题。
十、完整示例
标准示例位于json_rest_example.py。文件名保留了创建阶段的名称，但本课示例只负责JSON转换，不讲RESTful API；RESTful将在下一课独立学习。
示例包含：
- 一个包含六种常见值的图书字典；
- Python对象转JSON文本；
- 保留中文并格式化缩进；
- JSON请求体转Python字典；
- 从解析结果中读取书名。
十一、运行方法
cd D:\Code\Python\05_web基础\5_4_JSON数据交换
python json_rest_example.py
十二、预期结果
JSON响应：
{
"id": 1,
"title": "Python Web基础",
"price": 59.9,
"available": true,
"tags": [
"Python",
"Web"
],
"description": null
}
请求中的书名：HTTP实践
如果看到true和null，说明输出是JSON写法，不是Python字典的直接显示结果。
十三、代码执行顺序
- Python导入标准库
json； - 程序从入口调用
main()； serialize_book()创建图书字典；json.dumps()返回JSON字符串；print()把JSON字符串显示到终端；deserialize_request()接收一段JSON请求体；json.loads()返回Python字典；- 程序读取字典中的
title并输出。
十四、动手观察
建议复制示例后依次做以下小实验，每次只改一处：
- 删除
ensure_ascii=False，观察中文显示方式； - 把
indent=2改为indent=4，观察缩进； - 在字典中增加
"stock": 10，观察number； - 把请求体中的双引号改成单引号，观察解析错误；
- 在JSON最后一个属性后增加逗号，观察解析错误。
实验结束后恢复标准示例，不要把故意制造的错误保留在示例文件中。
十五、常见错误
15.1 把Python字典文本当成JSON
{'available': True}是Python显示形式，不是合法JSON。应使用json.dumps()生成。
15.2 JSON使用单引号
JSON属性名和字符串必须使用双引号。接口工具中输入单引号通常会导致400错误。
15.3 最后一项后保留逗号
JSON标准不允许尾随逗号。编辑器中的JavaScript对象可能允许，但JSON解析器通常拒绝。
15.4 直接序列化不支持的对象
Decimal、日期时间和ORM对象不能默认转换。应先转换为接口明确约定的字符串、数字或字典。
15.5 解析成功就直接写数据库
JSON语法正确不等于业务有效。服务器还要校验必填字段、长度、数值范围和权限。
15.6 把敏感字段放入响应
对象能序列化不代表所有字段都应返回。密码、密钥和内部状态必须排除。
十六、课堂练习
打开practice.py，依次完成基本转换、错误处理和HTTP消息观察。练习文件不包含答案。
十七、本课小结
JSON是文本格式，不是Python字典。json.dumps()负责序列化，json.loads()负责反序列化。HTTP通过Content-Type声明正文是JSON，语法解析之后仍要进行业务校验。
十八、验收标准
- 能区分Python对象、JSON文本和UTF-8字节；
- 能说出JSON支持的六类值；
- 能独立完成序列化和反序列化；
- 能解释
ensure_ascii和indent的作用； - 能识别单引号、尾随逗号等格式错误；
- 能说明JSON语法校验与业务字段校验的区别；
- 示例可独立运行；
- 完成
practice.py中的练习。