Pythonオブジェクトのシリアル化（Pickle）

オブジェクトのシリアル化という用語は、オブジェクトの状態をバイトストリームに変換するプロセスを指します。作成されると、このバイトストリームはさらにファイルに保存したり、ソケットなどを介して送信したりできます。一方、バイトストリームからオブジェクトを再構築することは、逆シリアル化と呼ばれます。

Pythonのシリアル化と逆シリアル化の用語は、それぞれピクルスとアンピクルスです。 Pythonの標準ライブラリで利用可能なpickleモジュールは、シリアル化（dump（）とdumps（））および逆シリアル化（load（）とloads（））の関数を提供します。

pickleモジュールは、Python固有のデータ形式を使用します。したがって、Pythonで記述されていないプログラムは、エンコードされた（ピクルスにされた）データを適切に逆シリアル化できない可能性があります。また、認証されていないソースからデータを取得することは安全であるとは見なされません。

ピクルスプロトコル

プロトコルは、バイナリデータとの間でPythonオブジェクトを構築および分解する際に使用される規則です。現在、pickleモジュールは以下にリストされている5つの異なるプロトコルを定義しています-

Pythonインストールの最高のデフォルトのプロトコルバージョンを知るには、pickleモジュールで定義されている次の定数を使用します

>>> import pickle
>>> pickle.HIGHEST_PROTOCOL
4
>>> pickle.DEFAULT_PROTOCOL
3

前述のように、pickleモジュールのdump（）関数とload（）関数は、Pythonデータのpickle化とunpicklingを実行します。 dump（）関数はpickle化されたオブジェクトをファイルに書き込み、load（）関数はファイルからPythonオブジェクトへのデータのpickle化を解除します。

次のプログラムは、辞書オブジェクトをバイナリファイルにピクルスします。

import pickle
f = open("data.txt","wb")
dct = {"name":"Ravi", "age":23, "Gender":"M","marks":75}
pickle.dump(dct,f)
f.close()

上記のコードを実行すると、辞書オブジェクトのバイト表現がdata.txtファイルに保存されます。

バイナリファイルから辞書にデータをアンピックまたは逆シリアル化するには、次のプログラムを実行します

import pickle
f = open("data.txt","rb")
d = pickle.load(f)
print (d)
f.close()

Pythonコンソールには、ファイルから読み取られた辞書オブジェクトが表示されます

{'age': 23, 'Gender': 'M', 'name': 'Ravi', 'marks': 75}

pickleモジュールは、pickle化されたデータの文字列表現を返すdumps（）関数でも構成されています。

>>> from pickle import dump
>>> dct = {"name":"Ravi", "age":23, "Gender":"M","marks":75}
>>> dctstring = dumps(dct)
>>> dctstring
b'\x80\x03}q\x00(X\x04\x00\x00\x00nameq\x01X\x04\x00\x00\x00Raviq\x02X\x03\x00\x00\x00ageq\x03K\x17X\x06\x00\x00\x00Genderq\x04X\x01\x00\x00\x00Mq\x05X\x05\x00\x00\x00marksq\x06KKu.'

load（）関数を使用して、文字列の選択を解除し、元の辞書オブジェクトを取得します。

>>> from pickle import load
>>> dct = loads(dctstring)
>>> dct
{'name': 'Ravi', 'age': 23, 'Gender': 'M', 'marks': 75}

pickleモジュールは、PicklerクラスとUnpicklerクラスも定義します。 Picklerクラスは、pickleデータをファイルに書き込みます。 Unpicklerクラスは、ファイルからバイナリデータを読み取り、Pythonオブジェクトを構築します

Pythonオブジェクトのピクルスデータを書き込むには

from pickle import pickler
f = open("data.txt","wb")
dct = {'name': 'Ravi', 'age': 23, 'Gender': 'M', 'marks': 75}
Pickler(f).dump(dct)
f.close()

バイナリファイルの選択を解除してデータを読み戻すには

from pickle import Unpickler
f = open("data.txt","rb")
dct = Unpickler(f).load()
print (dct)
f.close()

すべてのPython標準データ型のオブジェクトを選択できます。さらに、カスタムクラスのオブジェクトは、ピクルス化およびピクルス解除することもできます。

from pickle import *
class person:
def __init__(self):
self.name = "XYZ"
self.age = 22
def show(self):
print ("name:", self.name, "age:", self.age)
p1 = person()
f = open("data.txt","wb")
dump(p1,f)
f.close()
print ("unpickled")
f = open("data.txt","rb")
p1 = load(f)
p1.show()

Pythonライブラリには、Pythonオブジェクトの内部シリアル化に使用されるマーシャルモジュールもあります。