【小宅按】在Python的世界里，將一個對象以json格式進行序列化或反序列化一直是一個問題。Python標準庫里面提供了json序列化的工具，我們可以簡單的用json.dumps來將一個對象序列化。但是這種序列化僅支持python內置的基本類型，對于自定義的類，我們將得到Object of type A is not JSON serializable的錯誤。

有很多種方法可以用來支持這種序列化，這里有一個很長的關于這個問題的討論。總結起來，基本上有兩種還不錯的思路：

利用標準庫的接口：從python標準json庫中的JSONDecoder繼承，然后自定義實現一個default方法用來自定義序列化過程

利用第三方庫實現：如jsonpickle jsonweb json-tricks等

利用標準庫的接口的問題在于，我們需要對每一個自定義類都實現一個JSONDecoder.default接口，難以實現代碼復用。

利用第三方庫，對我們的代碼倒是沒有任何侵入性，特別是jsonpickle，由于它是基于pickle標準序列化庫實現，可以實現像pickle一樣序列化任何對象，一行代碼都不需要修改。

但是我們觀察這類第三方庫的輸出的時候，會發現所有的這些類庫都會在輸出的json中增加一個特殊的標明對象類型的屬性。這是為什么呢？Python是一門動態類型的語言，我們無法在對象還沒有開始構建的時候知道對象的某一屬性的類型信息，為了對反序列化提供支持，看起來確實是不得不這么做。

有人可能覺得這也無可厚非，似乎不影響使用。但是在跨語言通信的時候，這就成為了一個比較麻煩的問題。比如我們有一個Python實現的API，客戶端發送了一個json請求過來，我們想在統一的一個地方將json反序列化為我們Python代碼的對象。由于客戶端不知道服務器端的類型信息，json請求里面就沒法加入這樣的類型信息，這也就導致這樣的類庫在反序列化的時候遇到問題。

能不能有一個相對完美的實現呢？先看一下我們理想的json序列化庫的需求：

我們希望能簡單的序列化任意自定義對象，只添加一行代碼，或者不加入任何代碼

我們希望序列化的結果不加入任何非預期的屬性

我們希望能按照指定的類型進行反序列化，能自動處理嵌套的自定義類，只需要自定義類提供非常簡單的支持，或者不需要提供任何支持

我們希望反序列化的時候能很好的處理屬性不存在的情況，以便在我們加入某一屬性的時候，可以設置默認值，使得舊版本的序列化結果可以正確的反序列化出來

如果有一個json庫能支持上面的四點，那就基本是比較好用的庫了。下面我們來嘗試實現一下這個類庫。

對于我們想要實現的幾個需求，我們可以建立下面這樣的測試來表達我們所期望的庫的API設計：

class SerializableModelTest(unittest.TestCase):def test_model_serializable(self):class A(SerializableModel):def __init__(self, a, b):super().__init__()self.a = aself.b = b if b is not None else B(0)@propertydef id(self):return self.adef _deserialize_prop(self, name, deserialized):if name == 'b':self.b = B.deserialize(deserialized)returnsuper()._deserialize_prop(name, deserialized)class B(SerializableModel):def __init__(self, b):super().__init__()self.b = bself.assertEqual(json.dumps({'a': 1, 'b': {'b': 2}, 'long_attr': None}), A(1, B(2)).serialize())self.assertEqual(json.dumps({'a': 1, 'b': None}), A(1, None).serialize())self.assertEqual(A(1, B(2)), A.deserialize(json.dumps({'a': 1, 'b': {'b': 2}})))self.assertEqual(A(1, None), A.deserialize(json.dumps({'a': 1, 'b': None})))self.assertEqual(A(1, B(0)), A.deserialize(json.dumps({'a': 1})))

這里我們希望通過繼承的方式來添加支持，這將在反序列化的時候提供一個好處。因為有了它我們就可以直接使用A.deserialize方法來反序列化，而不需要提供任何其他的反序列化函數參數，比如這樣json.deserialize(serialized_str, A)。

同時為了驗證我們的框架不會將@property屬性序列化或者反序列化，我們特意在類A中添加了這樣一個屬性。

由于在反序列化的時候，框架是無法知道某一個對象屬性的類型信息，比如測試中的A.b，為了能正確的反序列化，我們需要提供一點簡單的支持，這里我們在類A中覆蓋實現了一個父類的方法_deserialize_prop對屬性b的反序列化提供支持。

當我們要反序列化一個之前版本的序列化結果時，我們希望能正確的反序列化并使用我們提供的默認值作為最終的反序列化值。

如果能有一個類可以讓上面的測試通過，相信那個類就是我們所需要的類了。這樣的類可以實現為如下：

class ModelBase:@staticmethoddef is_normal_prop(obj, key):is_prop = isinstance(getattr(type(obj), key, None), property)is_constant = re.match('^[A-Z_0-9]+$', key)return not (key.startswith('__') or callable(getattr(obj, key)) or is_prop or is_constant)@staticmethoddef is_basic_type(value):return value is None or type(value) in [int, float, str, list, tuple, bool, dict]def _serialize_prop(self, name):value = getattr(self, name)if isinstance(value, (tuple, list)):try:json.dumps(value)return valueexcept Exception:return [v._as_dict() for v in value]return valuedef _as_dict(self):keys = dir(self)props = {}for key in keys:if not ModelBase.is_normal_prop(self, key):continuevalue = self._serialize_prop(key)if not (ModelBase.is_basic_type(value) or isinstance(value, ModelBase)):raise Exception('unkown value to serialize to dict: key={}, value={}'.format(key, value))props[key] = value if self.is_basic_type(value) else value._as_dict()return propsdef _short_prop(self, name):value = getattr(self, name)if isinstance(value, (tuple, list)):try:json.dumps(value)return valueexcept Exception:return [v._as_short_dict() for v in value]return valuedef _as_short_dict(self):keys = dir(self)props = {}for key in keys:if not ModelBase.is_normal_prop(self, key):continuevalue = self._short_prop(key)if not (ModelBase.is_basic_type(value) or isinstance(value, ModelBase)):raise Exception('unkown value to serialize to short dict: key={}, value={}'.format(key, value))props[key] = value if self.is_basic_type(value) else value._as_short_dict()return propsdef serialize(self):return json.dumps(self._as_dict(), ensure_ascii=False)def _deserialize_prop(self, name, deserialized):setattr(self, name, deserialized)@classmethoddef deserialize(cls, json_encoded):if json_encoded is None:return Noneimport inspectargs = inspect.getfullargspec(cls)args_without_self = args.args[1:]obj = cls(*([None] * len(args_without_self)))data = json.loads(json_encoded, encoding='utf8') if type(json_encoded) is str else json_encodedkeys = dir(obj)for key in keys:if not ModelBase.is_normal_prop(obj, key):continueif key in data:obj._deserialize_prop(key, data[key])return objdef __str__(self):return self.serialize()def _prop_eq(self, name, value, value_other):return value == value_otherdef __eq__(self, other):if other is None or other.__class__ is not self.__class__:return Falsekeys = dir(self)for key in keys:if not ModelBase.is_normal_prop(self, key):continuevalue, value_other = getattr(self, key), getattr(other, key)if not (ModelBase.is_basic_type(value) or isinstance(value, ModelBase)):raise Exception('unsupported value to compare: key={}, value={}'.format(key, value))if value is None and value_other is None:continueif (value is None and value_other is not None) or (value is not None and value_other is None):return Falseif not self._prop_eq(key, value, value_other):return Falsereturn Truedef short_repr(self):return json.dumps(self._as_short_dict(), ensure_ascii=False)

為了更進一步提供支持，我們將最終的類命名為ModelBase，因為通常我們要序列化或反序列化的對象都是我們需要特殊對待的對象，且我們通常稱其為模型，我們一般也會將其放在一個單獨models模塊中。
作為一個模型的基類，我們還添加了一些常用的特性，比如：

支持標準的格式化接口__str__，這樣我們在使用'{}'.format(a)的時候，就可以得到一個更易于理解的輸出

提供了一個縮短的序列化方式，在我們有時候不想直接輸出某一個特別長的屬性的時候很有用

提供了基于屬性值的比較方法

自定義類的屬性可以為基礎的Python類型，或者由基礎Python類型構成的list tuple dict

在使用這個類的時候，當然也是有一些限制的，主要的限制如下：

當某一屬性為自定義類的類型的時候，需要子類覆蓋實現_deserialize_prop方法為反序列化過程提供支持

當某一屬性為由自定義類構成的一個list tuple dict復雜對象時，需要子類覆蓋實現_deserialize_prop方法為反序列化過程提供支持

簡單屬性必須為python內置的基礎類型，比如如果某一屬性的類型為numpy.float64，序列化反序列化將不能正常工作

雖然有上述限制，但是這正好要求我們在做模型設計的時候保持克制，不要將某一個對象設計得過于復雜。比如如果有屬性為dict類型，我們可以將這個dict抽象為另一個自定義類型，然后用類型嵌套的方式來實現。

到這里這個基類就差不多可以支撐我們日常的開發需要了。當然對于這個簡單的實現還有可能有其他的需求或者問題，大家如有發現，歡迎留言交流。

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來源：華為云社區原創 作者：Bright Liao

總結

以上是生活随笔為你收集整理的黑马程序员python笔记_#华为云·寻找黑马程序员# 如何实现一个优雅的Python的Json序列化库...的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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