第29章 项目开发三：JSON持久化与异常处理

昨天的程序能搜索、能删除了，但它有一个致命伤：关掉程序，数据全没了。内存就像便签纸，撕下来就完；文件就像笔记本，写上去就一直留着。今天解决的就是这件事，顺便再给程序穿一件盔甲。

今天做两件大事：① 用 JSON 把数据写进文件、启动时读回来——这叫持久化，数据永久保存；② 用 try/except 让程序"输错不崩"——用户乱输（把"abc"当编号）程序也不崩溃，这叫异常处理。这两件事是"专业程序"和"玩具程序"的分水岭。做完今天，你的通讯录就是"真正的产品"了：添加数据、关电脑、第二天开机，数据还在；手滑输错，程序微笑提醒而不是当场死机。

为什么需要持久化：内存 vs 文件

持久化（Persistence）= 数据在程序关闭后依然存在。程序运行时的数据存在内存里，内存断电就没（电脑关机，正在编辑的文档不保存就丢）；文件存在硬盘里，关机关电都在（保存过的文档，下次打开还在）。

以后凡是"要保存数据"的程序，都按三步走：启动时读——程序开始时，把文件里的数据加载进内存列表；运行时改——用户增删改，都改内存里的列表（程序操作列表最快）；改动后写——每改一次，立刻把内存列表写回文件。记个画面：内存是工作台，文件是仓库，干活在工作台，收工时把货搬回仓库。你的 contacts 列表就是工作台，contacts.json 就是仓库。

两步缺一不可：只有内存列表、不写文件 → 关程序数据就丢；只写文件、不读回来 → 启动时列表还是空的，看不到历史数据。还有，别只在退出时保存一次——用户中途断电、强退，数据就全丢了。每改一次存一次，最多丢一次操作的量。

有人会问：那为什么不在每次查看时直接读文件？因为文件读写比内存慢得多。程序里所有操作都对着内存列表做，只在数据变化的那一瞬间写一次文件——这就是"内存是工作台、文件是仓库"的完整含义。

JSON：字典列表的"纸质版"

JSON（JavaScript Object Notation）= 一种通用的数据存放格式，长得很像 Python 的字典和列表，任何语言都能读。你可以把 JSON 文件理解成字典列表的"纸质版"：程序里是活的列表，文件里是写下来的文本。它之所以长得像 Python，是因为字典和列表这两种结构太通用了，几乎所有语言都有差不多的东西，JSON 只是把它们固定成一种标准写法。

[
  {
    "name": "小明",
    "phone": "13800000000"
  },
  {
    "name": "小红",
    "phone": "13900000000"
  }
]

打开文件，一眼就能看懂：

Python 和 JSON 有三处小差别，但不用你手动管——json 模块会帮你自动转换：

你可能想问：为什么不用记事本存？记事本存的是"纯文本"，一行行字符串，读回来还得自己拼字典；JSON 天生就是"结构化的字典列表"，存进去什么样、读出来什么样。为什么不存成 Python 文件？JSON 是行业通用标准，别的语言（JavaScript、Java）都能直接读，以后做网站前后端传数据都靠它——学会一次，到处能用。

save_contacts：把列表写进文件

save_contacts = 把内存列表"搬运"到 JSON 文件里。用到两个关键写法：with open(...) 和 json.dump(...)。

import json

FILE = "contacts.json"   # 文件名常量，全项目统一用这一个

def save_contacts(contacts):
    with open(FILE, "w", encoding="utf-8") as f:
        json.dump(contacts, f, ensure_ascii=False, indent=2)

逐行拆开：

"w" 模式要当心：它是"覆盖写"，每次保存都会把文件旧内容清空、重新写入。这正好符合需求——每次保存时，文件内容 = 当前列表的最新全量数据。

中文相关最容易出问题，三个点记牢：encoding="utf-8" 和 ensure_ascii=False 缺一不可——少了第一个会乱码（Windows 上还容易 UnicodeEncodeError），少了第二个文件里全是转义码，虽不影响读取但没法给人看。另外用 "w" 而不是 "a"："a" 是追加模式，会把新数据叠在旧数据后面造成重复，保存应该用覆盖写。最后，json.dump 的第二个参数是文件对象 f，不是文件名"contacts.json"，把字符串当文件传会报 AttributeError。

还有一处容易漏：文件顶部别忘了 import json。漏了它，运行到 json.dump 会报 NameError: name 'json' is not defined，查错方向就歪了。

load_contacts：启动时把文件读回来

load_contacts = 启动程序时，把 JSON 文件"读"回内存列表。难点在第一次运行：文件还不存在，直接读会崩溃。所以要用 try / except 兜底：文件不存在就当"空的通讯录"处理，返回空列表。

def load_contacts():
    try:
        with open(FILE, "r", encoding="utf-8") as f:
            return json.load(f)          # 文件在：读出来，直接返回列表
    except FileNotFoundError:
        return []                        # 文件不在：返回空列表

两种情况各走各的：

FileNotFoundError 一定要被接住，因为"第一次运行"是必然场景：谁都没有文件，程序不能因为"没文件"就崩溃。说白了就是：去仓库取货，仓库还是空的，那就拎个空箱子上班，别在门口闹罢工。

"r" 是 read（读）模式，只读不写，和保存时的 "w" 区分开。打开模式的口诀就三个字母：r 读、w 写（覆盖）、a 追加。

三个细节：json.load(f) 的参数也是文件对象，不是文件名；except 只接住 FileNotFoundError 这一种——文件在但内容坏了会报 JSONDecodeError（明天会提到处理思路），文件被占用会报别的错，只处理"文件不存在"这一种叫"精准捕获"，不吞掉其它错误；最后别忘了在 main() 里启动时调用 contacts = load_contacts()，只定义了函数不调用，程序启动还是空列表。

把 save 和 load 缝进现有代码

接入只有三个改动点，但每处都关键：

改动点 1：main() 启动时读文件

def main():
    contacts = load_contacts()   # 原来写 contacts = []，改成从文件读
    while True:
        # ...菜单不变...

改动点 2：add_contact 添加后保存

def add_contact(contacts):
    name = input("姓名：")
    phone = input("电话：")
    contacts.append({"name": name, "phone": phone})
    save_contacts(contacts)      # 新增：每次添加后立即写文件
    print("添加成功！")

改动点 3：delete_contact 删除后保存

    if 1 <= num <= len(contacts):
        removed = contacts.pop(num - 1)
        save_contacts(contacts)  # 新增：每次删除后立即写文件
        print(f"已删除 {removed['name']}")

改动的逻辑就一句话：凡是"数据发生变化"的操作（添加、删除，以后还有修改），后面都跟一次 save_contacts。查看、搜索不改数据，所以不需要保存。

几个容易犯的错。只改数据不改文件 = 白存，只改文件不改内存 = 假存，每次操作两个都要改到位。别在 show_contacts、search_contact 里加保存——它们不动数据，存了是浪费（文件读写比内存慢）。如果你昨天加了"修改功能"，修改后也要保存——凡是 append、pop、contacts[i] = ... 出现过的地方，检查是否都配了保存。

改完这三处，运行验证一下：添加一个联系人，打开 contacts.json 看看内容；删一个，再打开看看。"改动 → 保存 → 文件变化"这个闭环肉眼可见了，心里就踏实了。

try / except：给程序穿盔甲

异常（Exception）= 程序运行中冒出来的"意外"，比如 int("abc") 失败。异常处理 = 提前预测意外，安排应对方案。不处理的话，意外会直接让程序崩溃（弹出一堆红字）；处理了，程序会走你安排的"逃生通道"，继续正常工作。

昨天删除时，用户输入"abc"程序会挂掉：

# num = int(input("输入要删除的编号："))   ← abc 转不了数字，ValueError，程序挂掉

# 今天的正确写法：穿盔甲
try:
    num = int(input("输入要删除的编号："))
except ValueError:
    print("请输入数字！")
    return          # 提前结束本函数，不执行下面的删除

两个分支只走一个：输入 2（正常）→ try 里 int("2") 成功 → 跳过 except → 继续往下执行删除；输入 abc（异常）→ try 里 int("abc") 抛 ValueError → 立刻跳进 except → 打印提示 → return 结束。

为什么用 try 而不是先检查？有些错误能"提前预防"（如编号范围，用 if 判断），有些"防不胜防"（用户输入什么字符，int 只有转了才知道结果）。try 的优势是"试了才知道，错了有后手"，适合"输入转换、文件读写"这类不可控操作。

顺便说一句，用户直接按回车（输入空字符串），int("") 一样抛 ValueError，所以这个 try 同时罩住了"空输入"和"字母输入"两种意外。

今天的完整 delete_contact，三层保护全上：

def delete_contact(contacts):
    show_contacts(contacts)
    if not contacts:                  # 保护 1：空的没得删
        return
    try:
        num = int(input("输入要删除的编号："))   # 保护 2：输字母不崩
    except ValueError:
        print("请输入数字！")
        return
    if 1 <= num <= len(contacts):     # 保护 3：编号范围合法
        removed = contacts.pop(num - 1)
        save_contacts(contacts)
        print(f"已删除 {removed['name']}")
    else:
        print("编号无效")

三层保护各防各的，缺一不可：

看出门道了吗？保护 1 和 3 是"提前堵"，保护 2 是"事后接"，两种思路互补。以后写任何带输入的程序，都可以照着这个"能堵就堵、堵不住就接"的套路来。

写 try/except 有三条纪律。第一，except 只接 ValueError 这一种异常，不写 except: 一把抓——否则程序出什么错都装看不见，bug 会被掩盖，不好排查。第二，except 里处理完要 return——不然程序会"接着往下走"，用 num 这个没赋上值的变量，又冒出 UnboundLocalError。第三，只有"可能出错的语句"放进 try 里，print、if 这些不会错的别放进去，缩小 try 范围更容易定位问题。

认识常见异常：看懂报错的第一步

报错的最后一行就是异常名，认识它是看懂报错的第一步——你能判断"是哪一类意外"，也能在 AI 提问时准确描述。今天开始见一个记一个：

其中最容易混的是 ValueError 和 TypeError：ValueError 是"值不合法"（abc 不是数字），TypeError 是"类型不匹配"（字符串不能直接加数字），看报错最后一行就能分辨。

今天列的六个异常里，你已经亲手处理过两个（FileNotFoundError、ValueError），反复见过两个（KeyError、IndexError），剩下两个（JSONDecodeError、TypeError）也都不陌生。等六周结束，这六个名字你会闭着眼说出来。

对异常的态度应该是："报错不可怕，报错是程序在告诉你'这里有问题'"。看懂异常名 → 定位出错的代码 → 修好，这个流程跑顺了，你就基本出师了。还要分清"友好处理"和"掩盖问题"：print("请输入数字") 给了用户反馈，是友好处理；什么都不做才是掩盖问题，两种完全不同。

随堂练习

1. 练习一：加文件读写（20 分钟）——在项目文件顶部加 import json 和 FILE = "contacts.json"，加上 load_contacts、save_contacts 两个函数，然后做三个改动点（main 读文件、添加后保存、删除后保存）。完成后测试：添加小明 → 退出程序 → 重新运行 → 输入 2 查看，小明还在，就说明持久化成功了。

2. 练习二：看懂 JSON 文件（10 分钟）——用记事本/VSCode 打开项目同目录下的 contacts.json，对照你的数据回答：① 方括号对应什么？② 花括号对应什么？③ 文件里一共有几条数据？④ 如果删了 indent=2，文件会变成什么样？（答案：所有数据挤成一行）。把这个文件当成你的"仓库账本"，看懂了才算真的存住了。

3. 练习三：加异常保护（15 分钟）——给 delete_contact 的 int(input(...)) 包上 try/except，测试：输入"abc" → 程序不崩溃、提示"请输入数字！"；输入 2 → 正常删除。再想想：add_contact 里的 input 需要 try 吗？（答案：不需要，input 永远返回字符串，不会抛异常，只有 int() 转换才可能出错）。

做完练习三，把今天的三个练习连起来看：加文件读写验证持久化、看懂 JSON 文件验证存储、加异常保护验证健壮——合起来正好是"专业程序"的完整画像。

1. ★ 进阶题（搜索也加上保护）——现在搜索输入空字符串时（直接按回车），"" in "小明" 结果是 True，会"搜出所有人"。请给 search_contact 加一个判断：kw 为空时提示"搜索内容不能为空"并 return。这个小细节在答辩时提出来，是"界面提示友好"的加分点。

让 AI 帮你查 JSON 问题

场景：JSON 保存后中文变乱码 / 重启数据丢失
提示词：我是 Python 初学者，通讯录项目用 JSON 保存数据。
现在遇到问题：<描述你的问题，例如：保存后 json 文件里中文变成了 \u5c0f\u660e
这样的代码 / 或者重启程序后数据是空的>
相关代码：
<粘贴 load_contacts 和 save_contacts 两个函数>
请用大白话分点解释：1. 为什么会出现这个问题；2. 应该怎么改；
3. 顺便检查我的代码还有没有其它 bug。

报错速查

收个尾

今天做完，你的通讯录就是"真正的产品"了：数据能存住、输错不崩。今天两个核心动作——持久化三步（启动读、内存干活、改动存）和 try/except 穿盔甲——以后每个项目都用得上，务必吃透。

明天是本周最后一天开发：加进阶功能（修改、数据校验、排序、统计）、整理完整代码、准备答辩讲稿，并把项目提交到 Git。答辩就问三个问题：做了什么、怎么做的、AI 帮了什么。

睡前自己验一遍：添加几条数据 → 关掉程序 → 重开 → 查看，数据一条不少，说明今天的持久化真成了。再把今天这版代码完整跑一遍"添加 → 查看 → 搜索 → 删除 → 重启还在"，带着全绿的状态迎接周五。