https://pydocument.hatenablog.com/entry/2023/03/24/223507

JSON (JavaScript Object Notation) は、Web APIや設定ファイルなどで広く利用されている軽量なデータ交換フォーマットです。PythonはJSONを標準でサポートしており、jsonモジュールを使うことで、JSON形式のデータを簡単に読み書きできます。この記事では、PythonでJSONファイルを読み込む方法とよく発生するエラーの対応方法を解説します。

JSONファイルの読み込み

まずはJSONファイルを読み込む基本的な方法を説明します。Pythonのjsonモジュールをインポートし、open()関数でファイルを開き、json.load()関数を使ってJSONデータを読み込みます。

import json

# sample.jsonを読み込む
with open('sample.json', 'r', encoding='utf-8') as f:
    data = json.load(f)

# dataはPythonの辞書として扱える
print(type(data))

open()関数の第2引数 'r' は読み込みモードを指定します。
文字化けを防ぐために、encoding='utf-8' を指定することを推奨します。（JSONファイルがUTF-8でエンコードされている場合）
json.load()関数は、JSONデータをPythonの辞書やリストなどのオブジェクトに変換します。これにより、data変数を通じて、Pythonのデータ構造としてJSONの内容にアクセスできるようになります。

JSONデータの操作と整形

読み込んだJSONデータ（Pythonの辞書やリスト）は、通常のPythonオブジェクトと同様に操作できます。

# 例：dataが辞書型の場合、キーを指定して値を取り出す
# data = {"name": "John", "age": 30, "city": "New York"}  のようなJSONを想定
print(data["name"])

# 例：dataがリスト型の場合、インデックスを指定して要素を取り出す
# data = [1, 2, 3, 4, 5] のようなJSONを想定
print(data[0])

json.loadで読みだしたデータは辞書やリストに変換されるため、printでそのまま出力できます。しかし人が読むには適していません。

人が読みやすいように整形して出力するには、json.dumps()関数を使用します。この関数はPythonオブジェクトをJSON形式の文字列に変換します。

import json

# sample.jsonを読み込む
with open('sample.json', 'r', encoding='utf-8') as f:
    data = json.load(f)

# 整形して出力
print(json.dumps(data, indent=4, ensure_ascii=False))

indentパラメータ: インデントのレベル（スペースの数）を指定します。indent=4とすると、4つのスペースでインデントされます。
ensure_ascii=False: 日本語などの非ASCII文字をエスケープせずにそのまま出力します。（デフォルトではensure_ascii=Trueで、非ASCII文字は\uXXXXのような形式にエスケープされます。）

エラーハンドリング

JSONファイルを扱う際によく発生するエラーとその対処法について説明します。

`FileNotFoundError`: ファイルが存在しない

指定したJSONファイルが存在しない場合、FileNotFoundErrorが発生します。os.path.exists()関数を使ってファイルの存在を確認してから処理を行うと、このエラーを回避できます。

import os
import json

filename = 'sample.json'

if os.path.exists(filename):
    with open(filename, 'r', encoding='utf-8') as f:
        data = json.load(f)
    # ... dataを使った処理 ...
else:
    print(f"エラー: ファイル '{filename}' が見つかりません。")

`json.JSONDecodeError`: JSONの形式が不正

読み込もうとしたファイルが正しいJSON形式でない場合、json.JSONDecodeErrorが発生します。対象のJSONの確認して以下のような点がないか確認してください。

JSONデータの確認

閉じ括弧の不足/過剰

{ "name": "John", "age": 30  // 不足

{ "name": "John", "age": 30 }} // 過剰

カンマの不足/過剰

{ "name": "John" "age": 30 } // 不足

{ "name": "John", "age": 30, } // 過剰

文字列のクォート忘れ

{ name: "John", age: 30 } // キーがクォートされていない

無効な値

{ "address": Null }  // Null (大文字) は無効

コメント

{ "name": "John", // コメントは許可されない
  "age": 30 }

これらの例を参考に、エラーメッセージと照らし合わせてJSONファイルを修正してください。エディタやIDEのJSON構文チェック機能も活用すると、問題箇所を特定しやすくなります。

Pythonコードでのエラーハンドリング処理

Pythonのコード側では、try-exceptブロックを使ってこのエラーを捕捉し、適切な処理を行なってください。

import json

filename = 'sample.json'

try:
    with open(filename, 'r', encoding='utf-8') as f:
        data = json.load(f)
    # ... dataを使った処理 ...
except json.JSONDecodeError:
    print(f"エラー: ファイル '{filename}' は正しいJSON形式ではありません。")
except FileNotFoundError:
    print(f"エラー: ファイル '{filename}' が見つかりません。")

上記のようにFileNotFoundErrorを同時にキャッチすることで、ファイルが存在しない場合と、JSONの形式が不正な場合の両方に対応できます。より堅牢なコードになります。

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その他の`json`モジュールの関数

`json.dump()`: PythonオブジェクトをJSONファイルに書き込む

json.dump()は、Pythonの辞書やリストを直接JSONファイルに保存できる便利な関数です。例えば、下記のコードのように、dataという辞書をoutput.jsonというファイルに整形して書き出せます。これにより、プログラムの設定を保存したり(config.jsonのようなファイルに設定を書き出しておいて、次回起動時に読み込む)、Web APIで受け取ったデータをファイルに保存して後で解析したり、といったことが簡単に行えます。　また、時間のかかるデータ分析処理の途中結果をintermediate_data.json のようなファイルに保存することで、プログラムがクラッシュした際など、途中からの再開が容易になります。json.dumps()のように一旦文字列に変換する必要がないため、大きなデータを扱う際にも効率的です。

import json

data = {
    "name": "Alice",
    "age": 25,
    "city": "Tokyo"
}

with open('output.json', 'w', encoding='utf-8') as f:
    json.dump(data, f, indent=4, ensure_ascii=False)

open()関数の第2引数 'w' は書き込みモードを指定します。
json.dump()関数の第1引数にPythonオブジェクト、第2引数にファイルオブジェクトを渡します。
indentやensure_asciiはjson.dumps()と同様に機能します。

まとめ

Pythonのjsonモジュールを使うと、JSONデータの読み込み、書き込み、整形、そしてエラーハンドリングを簡単に行うことができます。json.load()でファイルからJSONデータを読み込み、json.dumps()で整形されたJSON形式の文字列を取得、json.dump()でJSONファイルへの書き込みが可能です。ファイルが存在しない場合はFileNotFoundError、JSONの形式が不正な場合はjson.JSONDecodeErrorが発生するので、適切にエラー処理を行うことで、より堅牢なプログラムを作成できます。これらの機能を活用することで、PythonでJSONデータを柔軟に処理し、Web APIとの連携やデータ分析など、さまざまな場面で役立てることができます。