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Python中如何序列化对象?序列化时如何避免循环引用?

裘德小鎮的故事

裘德小鎮的故事

发布时间:2025-06-24 20:26:01

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来源于php中文网

原创

python中序列化对象的方法主要有pickle和json,针对安全性、性能、兼容性和可读性进行选择。1.pickle模块支持复杂对象和自定义类的序列化,但存在安全风险,尤其在反序列化不可信数据时;2.json模块更安全,但仅限于内置数据类型的序列化,适用于跨语言兼容和文本可读性要求高的场景;3.处理循环引用时,pickle默认跟踪对象避免重复序列化,但复杂情况下建议手动打破循环,如将引用设为none后再恢复;4.自定义序列化可通过__getstate__和__setstate__方法实现,灵活控制属性的保存与恢复过程。综合考虑需求后合理选用方法,若仅python内部使用且追求性能可选pickle,否则优先用json。

Python中如何序列化对象?序列化时如何避免循环引用?

Python中序列化对象,简单说就是把对象变成字符串或者字节流,方便存储或传输。避免循环引用,得用点技巧,不然会卡死。

Python中如何序列化对象?序列化时如何避免循环引用?

解决方案

Python提供了pickle模块来做序列化,但pickle容易出安全问题,特别是反序列化不可信数据的时候。更安全的选择是json,但json只能序列化Python内置的一些类型,比如字典、列表、字符串、数字等。如果你的对象比较复杂,或者自定义的类,json就搞不定了。

Python中如何序列化对象?序列化时如何避免循环引用?

pickle的基本用法:

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Python中如何序列化对象?序列化时如何避免循环引用?
import pickle

class MyClass:
    def __init__(self, data):
        self.data = data

obj = MyClass(123)

# 序列化到文件
with open('my_object.pkl', 'wb') as f:
    pickle.dump(obj, f)

# 从文件反序列化
with open('my_object.pkl', 'rb') as f:
    loaded_obj = pickle.load(f)

print(loaded_obj.data) # 输出: 123

避免循环引用,pickle其实自带了处理机制。它会跟踪已经序列化的对象,如果遇到重复的对象,就不会再次序列化,而是保存一个引用。但如果循环引用过于复杂,可能会导致性能问题。

一个更靠谱的方法是手动打破循环引用。在序列化之前,把循环引用的地方设置为None,序列化之后再恢复。

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import pickle

class Node:
    def __init__(self, name):
        self.name = name
        self.parent = None
        self.children = []

    def add_child(self, child):
        self.children.append(child)
        child.parent = self

node1 = Node("Node 1")
node2 = Node("Node 2")
node3 = Node("Node 3")

node1.add_child(node2)
node2.add_child(node3)
node3.add_child(node1)  # 循环引用

# 序列化前打破循环引用
node3.parent = None

# 序列化
serialized_data = pickle.dumps(node1)

# 反序列化
loaded_node1 = pickle.loads(serialized_data)

# 恢复循环引用(可选,如果需要的话)
# loaded_node3 = loaded_node1.children[0].children[0]
# loaded_node3.parent = loaded_node1

如何选择合适的序列化方法?

选择序列化方法,要考虑几个因素:安全性、性能、兼容性和可读性。

  • 安全性: 如果要序列化的数据来自不可信的来源,千万别用picklejson更安全,但只能序列化简单的数据类型。
  • 性能: pickle通常比json快,但如果对象结构复杂,json可能更有效率。
  • 兼容性: json是一种通用的数据格式,在不同的编程语言和平台之间都有很好的兼容性。pickle只能在Python中使用。
  • 可读性: json是文本格式,可读性好。pickle是二进制格式,可读性差。

如果对性能要求不高,而且数据结构简单,json是首选。如果性能是关键,而且数据只在Python中使用,可以考虑pickle,但一定要注意安全问题。

如何自定义序列化和反序列化过程?

有时候,默认的序列化方式可能不满足需求。比如,你可能想忽略某些属性,或者对某些属性进行特殊处理。

pickle提供了__getstate____setstate__两个方法,可以让你自定义序列化和反序列化的过程。

  • __getstate__:在序列化之前被调用,返回一个对象的状态。你可以选择返回哪些属性,或者对属性进行修改。
  • __setstate__:在反序列化之后被调用,接收__getstate__返回的状态。你可以用这个状态来恢复对象。
import pickle

class MyClass:
    def __init__(self, a, b, c):
        self.a = a
        self.b = b
        self.c = c

    def __getstate__(self):
        # 只序列化a和b
        return {'a': self.a, 'b': self.b}

    def __setstate__(self, state):
        # 恢复a和b,c设置为默认值
        self.a = state.get('a', 0)
        self.b = state.get('b', 0)
        self.c = -1  # 默认值

obj = MyClass(1, 2, 3)

# 序列化
serialized_data = pickle.dumps(obj)

# 反序列化
loaded_obj = pickle.loads(serialized_data)

print(loaded_obj.a, loaded_obj.b, loaded_obj.c) # 输出: 1 2 -1

这样,你就可以灵活地控制对象的序列化和反序列化过程,满足各种特殊需求。

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