2.1 文件读写与 JSON 持久化

2.1 文件读写与 JSON 持久化

本节摘要：程序里的变量住在内存里，程序一结束就被系统收走；文件住在磁盘上，关机都在。本节讲 Python 读写文件的标准姿势——with 语句三步走，再引入 JSON 这门"数据通用语"，把轻记账的列表和字典原样存进磁盘、下次启动原样读回。学完这节，v0.2 的数据在两次运行之间彻底活了下来，这也是第五章之前项目唯一的持久化方案。

本节的能力清单

阅读完本节，你应当能够：

1. 用 with 语句打开、读写、关闭文本文件，解释为什么不手动 close
2. 在文本模式与二进制模式之间做正确选择
3. 用 json 模块把 Python 对象序列化成文件、再反序列化回内存
4. 给轻记账加上"启动加载、改动落盘"的持久化逻辑

问题：内存是帐篷，磁盘才是房子

v0.1 的账目存在列表里，列表住在内存。内存有个特点：程序的命有多长，变量的命就多长。终端一关，操作系统把内存整个回收，账目尸骨无存。要跨过"程序生命周期"这道墙，只能把数据写到磁盘文件里。这看起来是个新话题，其实第一章的模块文件早就是它——你写的代码本身，就是最成功的持久化案例。

图 2-1 一笔账从内存到磁盘的往返旅程

文件读写三步走，with 一步到位

裸写文件操作有三步：打开、读写、关闭。漏掉关闭，数据可能还滞留在缓冲区没真正落盘，文件也会被长期占用。Python 用 with 语句把关闭这件事自动化：

with open("notes.txt", "w", encoding="utf-8") as f:
    f.write("轻记账的第一行日志\n")
    f.write("第二行\n")
# 离开 with 块，文件自动关闭，缓冲自动清空
​

模式参数决定打开方式，常用就三个：

encoding 参数务必写 utf-8，Windows 默认编码会把中文写成乱码，这是中文教程读者最常见的翻车点。读文件用循环最稳，逐行处理不怕大文件：

with open("notes.txt", "r", encoding="utf-8") as f:
    for line in f:
        print(line.strip())   # strip 去掉行尾换行符
​

JSON：两种语言之间的通用语

直接把列表写进文件得到的是 Python 的"展示格式"，读回来要费劲解析。JSON 是专门的数据交换格式，长得几乎就是 Python 字典的写法，json 模块负责双向翻译：

import json

ledger = [
    {"item": "早饭", "amount": 12.5, "date": "2026-09-01"},
    {"item": "地铁", "amount": 4.0,  "date": "2026-09-01"},
]

# 写出：对象 → 文本 → 文件
with open("ledger.json", "w", encoding="utf-8") as f:
    json.dump(ledger, f, ensure_ascii=False, indent=2)

# 读入：文件 → 文本 → 对象
with open("ledger.json", "r", encoding="utf-8") as f:
    loaded = json.load(f)

print(loaded[0]["item"])     # 早饭 —— 完整的列表和字典回来了
print(type(loaded))          # <class 'list'>
​

ensure_ascii=False 让中文原样保存而非变成转义序列；indent=2 让文件带缩进，人肉检查方便。有个硬规矩要背：**JSON 的键必须是字符串**，元组会变列表、None 变 null、True 变 true——存之前想清楚哪些类型过不了这道桥，不确定就先 dump 一份打开看看。

演练：给轻记账装上持久化

把"读入 - 修改 - 写回"接进 v0.1 的主循环：

import json
import os

DATA_FILE = "ledger.json"

def load_ledger():
    if not os.path.exists(DATA_FILE):
        return []                      # 第一次运行，还没有文件
    with open(DATA_FILE, "r", encoding="utf-8") as f:
        return json.load(f)

def save_ledger(ledger):
    with open(DATA_FILE, "w", encoding="utf-8") as f:
        json.dump(ledger, f, ensure_ascii=False, indent=2)

def main():
    ledger = load_ledger()             # 启动即恢复现场
    print(f"已加载 {len(ledger)} 笔历史账目")
    running = True
    while running:
        command = input("指令（记 / 查 / 退）：")
        if command == "记":
            item = input("用途：")
            amount = float(input("金额："))
            ledger.append({"item": item, "amount": amount})
            save_ledger(ledger)        # 每记一笔立即落盘
            print("已保存")
        elif command == "查":
            for i, record in enumerate(ledger, start=1):
                print(f"{i}. {record['item']}  {record['amount']} 元")
        elif command == "退":
            running = False
    print("账本已关闭，数据已保存")

main()
​

运行两次验证：第一次记两笔账后退出；第二次启动，终端打出"已加载 2 笔历史账目"。数据跨过了程序的生死线。变式一：给每笔账加日期字段，用下一节要讲的 datetime 自动填当天。变式二：手工把 ledger.json 改坏——删掉一个方括号——再启动，程序会在 json.load 处崩溃，这个坑由下一节的异常处理来填。

易错点清单

• 忘记 encoding="utf-8"：Windows 下中文乱码或读写报错，养成每处 open 都带的习惯
• 模式用错：想追加却用了 w，历史数据被清空且无法找回——写之前想清楚是重写还是续写
• json.load 读到坏文件：文件不存在抛 FileNotFoundError，内容损坏抛 JSONDecodeError，都要接
• 先 dump 后才改内存：改了列表忘了落盘，退出后"白记"，落盘动作要贴着每次改动

本节要点回顾

• 内存命短，磁盘命长，跨运行的数据必须落文件
• with 语句自动关闭文件，模式 w 清空 / a 追加 / r 读取，编码统一 utf-8
• JSON 是数据通用语，json.dump 与 json.load 完成对象与文件的双向翻译
• 轻记账 v0.2 持久化完成："启动读入、改动写回"三拍节奏
• 坏文件会让启动崩溃，异常处理是下一节的主题

数据活得下来了，可手滑一下程序还是当场去世。下一节给代码装安全网——try / except 异常处理。