在Python编程中，存储数据到json文件是一种常见的做法，特别是在需要持久化数据或者与其他系统交换数据的情况下。JSON（JavaScript Object Notation）格式由于其简洁、易读和广泛兼容性，成为了许多开发者的首选。本篇将详细介绍如何使用Python的json模块来实现数据的存储和读取。
1. **json模块介绍**
JSON是一种轻量级的数据交换格式，它基于JavaScript的一个子集，采用完全独立于语言的文本格式来存储和表示数据。Python的内置json模块提供了将Python对象转换为JSON格式以及将JSON数据解析回Python对象的功能。
2. **使用json.dump()存储数据**
要将Python数据结构如列表或字典存储到JSON文件中，可以使用`json.dump()`函数。例如，在一个列表`numbers`中存储数据，然后将其写入名为`numbers.json`的文件：
```python
import json
numbers = [1, 3, 5, 7, 11]
filename = "numbers.json"
with open(filename, 'w') as file_obj:
json.dump(numbers, file_obj)
```
这段代码首先导入了`json`模块，然后定义了一个整数列表`numbers`。接着，使用`'w'`模式打开文件`numbers.json`，这意味着如果文件存在，内容会被覆盖；如果不存在，会创建新文件。调用`json.dump()`函数，将`numbers`列表写入文件对象`file_obj`。
3. **使用json.load()读取数据**
当需要从JSON文件中读取数据时，可以使用`json.load()`函数。以下是如何从`numbers.json`文件中恢复数据的例子：
```python
import json
filename = "numbers.json"
with open(filename) as file_obj:
numbers = json.load(file_obj)
print(numbers)
```
这里以只读模式（默认）打开文件，然后使用`json.load()`函数读取文件内容，并将其解析成Python列表，赋值给变量`numbers`。打印出`numbers`列表的内容。
4. **json模块的其他功能**
- `json.dumps()`: 与`json.dump()`类似，但此方法将数据转换为JSON格式的字符串，而不是直接写入文件。
- `json.loads()`: 与`json.load()`对应，它接受一个JSON格式的字符串，并将其转换回Python数据结构。
- `json.JSONEncoder`: 可以自定义序列化逻辑，处理复杂的Python对象如自定义类实例。
- `json.JSONDecoder`: 自定义反序列化逻辑，用于解析JSON数据时的特殊处理。
5. **注意事项**
- JSON仅支持有限的数据类型，包括数字、字符串、布尔值、列表、字典和null。Python中的复数、元组、集合、自定义类实例等不能直接转换为JSON，需要先进行适当的转换。
- JSON字符串必须使用双引号(`"`)，而Python字符串可以使用单引号(`'`)或双引号。在转换时，Python的`json`模块会自动处理这个问题。
- 在编码和解码过程中，需要注意编码格式，如确保文件和字符串使用相同的字符编码，通常推荐使用UTF-8。
6. **总结**
了解并熟练掌握Python的json模块对于数据的存储和交换至关重要。无论是存储用户配置、日志数据，还是与Web服务交换数据，`json.dump()`和`json.load()`都是常用且实用的工具。通过它们，可以轻松地在Python程序和JSON文件之间进行数据交互。
