Python Task07 文件与文件系统
Python Task07 文件与文件系统
- 文件读写
读写文件是最常见的IO操作。Python内置了读写文件的函数，用法和C是兼容的。
读写文件就是请求操作系统打开一个文件对象（通常称为文件描述符），然后，通过操作系统提供的接口从这个文件对象中读取数据（读文件），或者把数据写入这个文件对象（写文件）。
1.1 读文件
要以读文件的模式打开一个文件对象，使用Python内置的open()函数，传入文件名和标示符。
标示符’r’表示读；如果文件不存在，open()函数就会抛出一个IOError的错误，并且给出错误码和详细的信息
如果文件打开成功，则调用read()方法可以一次读取文件的全部内容，Python把内容用一个str对象表示
调用close()方法关闭文件。注意：文件使用完毕后必须关闭（因为文件对象会占用操作系统的资源，并且操作系统同一时间能打开的文件数量是有限的）
如果文件打开成功，则调用read()方法可以一次读取文件的全部内容，Python把内容用一个str对象表示
调用close()方法关闭文件。注意：文件使用完毕后必须关闭（因为文件对象会占用操作系统的资源，并且操作系统同一时间能打开的文件数量是有限的）
由于文件读写时都有可能产生IOError，一旦出错，后面的f.close()就不会调用。
所以，为了保证无论是否出错都能正确地关闭文件，我们可以使用try … finally来实现
还有一种更加单的方法：Python引入了with语句来自动帮我们调用close()方法。
优势：这和前面的try … finally是一样的，但是代码更佳简洁，并且不必调用f.close()方法
三种读文件的方式
- read(size) 每次最多读取size个字节的内容
- readline() 每次读取一行的内容
- readlines() 读取所有内容，并按行返回list
一般来讲，如果文件很小，read()一次性读取最方便；如果不能确定文件大小，反复调用read(size)比较保险；如果是配置文件，调用readlines()最方便
补充
1、file-like Object
像open()函数返回的这种有个read()方法的对象，在Python中统称为file-like Object。除了file外，还可以是内存的字节流，网络流，自定义流等等。file-like Object不要求从特定类继承，只要写个read()方法就行。
StringIO就是在内存中创建的file-like Object，常用作临时缓冲。
2、二进制文件
前面讲的默认都是读取文本文件，并且是UTF-8编码的文本文件。要读取二进制文件，比如图片、视频等等，用’rb’模式打开文件即可
3、字符编码
要读取非UTF-8编码的文本文件，需要给open()函数传入encoding参数，例如，读取GBK编码的文件
遇到有些编码不规范的文件，如遇到UnicodeDecodeError，因为在文本文件中可能夹杂了一些非法编码的字符。此时open()函数还接收一个errors参数，表示如果遇到编码错误后如何处理。最简单的方式是直接忽略
我们选择errors=‘ignore’，那么如果出现非法编码字符，会直接忽略
1.2 open() 方法总结
Python open() 方法用于打开一个文件，并返回文件对象，在对文件进行处理过程都需要使用到这个函数，如果该文件无法被打开，会抛出 OSError。
注意：
使用 open()方法一定要保证关闭文件对象，即调用 close()方法。
open()函数常用形式是接收两个参数：文件名(file)和模式(mode)
参数说明:
file: 必需，文件路径（相对或者绝对路径）。
mode: 可选，文件打开模式
buffering: 设置缓冲
encoding: 一般使用utf8
errors: 报错级别
newline: 区分换行符
closefd: 传入的file参数类型
opener:
其中，mode 参数有：
特别的，默认为文本模式，如果要以二进制模式打开，加上b
file 对象
file 对象使用 open 函数来创建，下表列出了 file 对象常用的函数：
file 对象使用 open 函数来创建，下表列出了 file 对象常用的函数：
1.3 写文件
写文件和读文件是一样的，区别是调用open()函数时，传入标识符’w’或者’wb’表示写文本文件或写二进制文件。
我们不断使用write写入的内容先被存放在内存中，python会在空闲时间慢慢写入，只有使用了close（）方法后内存中所有内容才会被写入磁盘中——所以一不要忘记close，否则可能会导致内容部分丢失。
使用‘w’模式，新内容会覆盖原来的内容，如果需要追加内容可以使用‘a’模式写入。
为了保证每次open后，我们都关闭文件——还是要使用with语句
若要写入特定编码的文本文件，open()函数需传入encoding参数，将字符串自动转换成指定编码
以’w’模式写入文件时，如果文件已存在，会直接覆盖。如果希望追加到文件末尾？可以传入’a’以**追加（append）**模式写入。
2. 内存读写
很多时候，数据读写不一定是文件，也可以在内存中读写。
StringIO和BytesIO是在内存中操作str和bytes的方法，使得和读写文件具有一致的接口。
2.1 StringIO
顾名思义就是在内存中读写str。
一、 写入
要把str写入StringIO，我们需要先创建一个StringIO，然后像文件一样写入即可
getvalue()方法用于获得写入后的str
二、读取
读取StringIO，可以用一个str初始化StringIO，然后像读文件一样读取
2.2 BytesIO
StringIO操作的只能是str，如果要操作二进制数据，就需要使用BytesIO
一、写入
BytesIO实现了在内存中读写bytes，我们创建一个BytesIO，然后写入一些bytes
请注意，写入的不是str，而是经过UTF-8编码的bytes。
二、读取
StringIO类似，可以用一个bytes初始化BytesIO，然后，像读文件一样读取
3. OS 文件/目录方法
3.1 OS 模块中关于文件/目录常用的函数使用方法
有了OS（Operation System）模块，我们不需要关心什么操作系统下使用什么模块，OS模块会帮你选择正确的模块并调用。
os.getcwd() 用于返回当前工作目录
os.chdir(path) 用于改变当前工作目录到指定的路径
4. 序列化
Python语言特定的序列化模块是pickle，但如果要把序列化搞得更通用、更符合Web标准，就可以使用json模块
“json模块的dumps()和loads()函数是定义得非常好的接口的典范:当我们使用时，只需要传入一个必须的参数。但是，当默认的序列化或反序列机制不满足我们的要求时，我们又可以传入更多的参数来定制序列化或反序列化的规则，既做到了接口简单易用，又做到了充分的扩展性和灵活性。” ——廖雪峰
4.1 序列化基础知识
变量从内存中变成可存储或传输的过程称之为序列化（在Python中叫pickling，在其他语言中也被称之为serialization，marshalling，flattening等等）
序列化之后，就可以把序列化后的内容写入磁盘，或者通过网络传输到别的机器上
变量内容从序列化的对象重新读到内存里称之为反序列化，即unpickling
python用pickle模块实现序列化
pickle.dumps()可以把任意对象序列化成一个bytes，然后把bytes写入文件
可以用pickle.dump()直接把对象序列化后写入一个file-like object,这样就可以把对象写入到磁盘了
pickle.load()的方法把file-like object 中直接反序列划出对象
pickle可能有不兼容的问题，所以只能用于保存不重要的数据