在现代软件开发中，JSON（JavaScript Object Notation）是一种广泛使用的数据交换格式。由于其简洁性和易读性，JSON 已成为存储和传输数据的首选格式之一。本文将介绍如何使用 Python 读取 JSON 文件，包括基础用法和一些高级技巧。

1. 什么是 JSON？

JSON 是一种轻量级的数据交换格式，易于人类阅读和编写，同时也易于机器解析和生成。它采用键值对的方式组织数据，广泛应用于 Web APIs 和配置文件中。

2. 创建示例 JSON 文件

首先，我们创建一个简单的 JSON 文件（如 data.json）作为示例：

{
    "database": {
        "host": "localhost",
        "port": 5432,
        "user": "admin",
        "password": "secret"
    },
    "logging": {
        "level": "DEBUG"
    },
    "features": {
        "enabled": ["feature1", "feature2", "feature3"]
    }
}

3. 读取 JSON 文件

Python 提供了内置的 json 模块来处理 JSON 数据。以下是读取 JSON 文件的基本示例：

import json

# 读取 JSON 文件
with open('data.json', 'r') as json_file:
    data = json.load(json_file)

# 输出读取的数据
print(data)

4. 访问 JSON 数据

读取 JSON 文件后，数据会被解析为 Python 字典。可以通过键访问相关数据：

# 访问数据库配置
db_host = data['database']['host']
db_port = data['database']['port']
log_level = data['logging']['level']
enabled_features = data['features']['enabled']

print(f"Database Host: {db_host}")
print(f"Database Port: {db_port}")
print(f"Logging Level: {log_level}")
print(f"Enabled Features: {enabled_features}")

5. 修改 JSON 数据

如果需要修改 JSON 文件中的数据，可以直接在 Python 字典中进行修改，然后将其写回到文件中：

# 修改数据
data['database']['host'] = '127.0.0.1'
data['database']['port'] = 3306

# 将修改后的数据写回 JSON 文件
with open('data.json', 'w') as json_file:
    json.dump(data, json_file, indent=4)

print("JSON 文件已更新。")

6. 处理嵌套数据

在 JSON 中，数据可以嵌套，您可以使用相同的方式访问嵌套的键：

# 访问嵌套数据
for feature in data['features']['enabled']:
    print(f"Enabled Feature: {feature}")

7. 错误处理

在读取或写入 JSON 文件时，可能会遇到错误。可以使用异常处理来捕获这些错误：

try:
    with open('data.json', 'r') as json_file:
        data = json.load(json_file)
except FileNotFoundError:
    print("JSON 文件未找到。")
except json.JSONDecodeError:
    print("JSON 解码错误。")

8. 高级用法

从字符串加载 JSON

除了从文件读取 JSON 数据，您还可以直接从字符串加载 JSON：

json_string = '{"name": "Alice", "age": 30}'
data = json.loads(json_string)

print(data)

将数据转换为 JSON 字符串

您可以使用 json.dumps() 方法将 Python 对象转换为 JSON 字符串：

json_data = json.dumps(data, indent=4)
print(json_data)

总结

Python 的 json 模块提供了强大的功能来处理 JSON 文件，包括读取、修改和写入数据。JSON 的灵活性和易用性使其成为许多应用程序的理想选择。掌握 JSON 的使用方法，将为您的开发工作带来更高的效率和便利。在实际开发中，合理使用 JSON 文件，可以帮助您有效地管理和传输数据。