Python中文件I/O高效操作處理的技巧分享

更新時(shí)間：2017年02月04日 10:57:05 投稿：daisy

文件I/O是Python中最重要的技術(shù)之一，在Python中對(duì)文件進(jìn)行I/O操作是非常簡(jiǎn)單的。但如何高效的操作處理是需要技巧的，下面這篇文章就主要介紹了Python中文件I/O高效操作處理的技巧,需要的朋友可以參考借鑒，下面來(lái)一起看看吧。

如何讀寫文本文件？

實(shí)際案例

某文本文件編碼格式已直(如UTF-8,GBK,BIG5)，在python2.x和python3.x中分別如何讀取這些文件？

解決方案

字符串的語(yǔ)義發(fā)生了變化：

python2	python3
str	bytes
unicode	str

python2.x 寫入文件前對(duì) unicode 編碼，讀入文件后對(duì)二進(jìn)制字符串解碼

>>> f = open('py2.txt', 'w')
>>> s = u'你好'
>>> f.write(s.encode('gbk'))
>>> f.close()
>>> f = open('py2.txt', 'r')
>>> t = f.read()
>>> print t.decode('gbk')
你好

python3.x 中 open 函數(shù)指定 t 的文本模式， encoding 指定編碼格式

>>> f = open('py3.txt', 'wt', encoding='utf-8')
>>> f.write('你好')
2
>>> f.close()
>>> f = open('py3.txt', 'rt', encoding='utf-8')
>>> s = f.read()
>>> s
'你好'

如何設(shè)置文件的緩沖

實(shí)際案例

將文件內(nèi)容寫入到硬盤設(shè)備時(shí)，使用系統(tǒng)調(diào)用，這類I/O操作的時(shí)間很長(zhǎng)，為了減少I/O操作的次數(shù)，文件通常使用緩沖區(qū)（有足夠多的數(shù)據(jù)才進(jìn)行系統(tǒng)調(diào)用），文件的緩存行為，分為全緩沖、行緩存、無(wú)緩沖。

如何設(shè)置Python中文件對(duì)象的緩沖行文？

解決方案

全緩沖： open 函數(shù)的 buffering 設(shè)置為大于1的整數(shù)n，n為緩沖區(qū)大小

>>> f = open('demo2.txt', 'w', buffering=2048)
>>> f.write('+' * 1024)
>>> f.write('+' * 1023)
# 大于2048的時(shí)候就寫入文件
>>> f.write('-' * 2)
>>> f.close()

行緩沖： open 函數(shù)的 buffering 設(shè)置為1

>>> f = open('demo3.txt', 'w', buffering=1)
>>> f.write('abcd')
>>> f.write('1234')
# 只要加上\n就寫入文件中
>>> f.write('\n')
>>> f.close()

無(wú)緩沖： open 函數(shù)的 buffering 設(shè)置為0

>>> f = open('demo4.txt', 'w', buffering=0)
>>> f.write('a')
>>> f.write('b')
>>> f.close()

如何將文件映射到內(nèi)存？

實(shí)際案例

在訪問(wèn)某些二進(jìn)制文件時(shí)，希望能把文件映射到內(nèi)存中，可以實(shí)現(xiàn)隨機(jī)訪問(wèn).(framebuffer設(shè)備文件)
某些嵌入式設(shè)備，寄存器唄編址到內(nèi)存地址空間，我們可以映射 /dev/mem 某范圍，去訪問(wèn)這些寄存器
如果多個(gè)進(jìn)程映射到同一個(gè)文件，還能實(shí)現(xiàn)進(jìn)程通信的目的

解決方案

使用標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)中的 mmap 模塊的 mmap() 函數(shù)，它需要一個(gè)打開的文件描述符作為參數(shù)

創(chuàng)建如下文件

[root@iZ28i253je0Z ~]# dd if=/dev/zero of=demo.bin bs=1024 count=1024
1024+0 records in
1024+0 records out
1048576 bytes (1.0 MB) copied, 0.00380084 s, 276 MB/s
# 以十六進(jìn)制格式查看文件內(nèi)容
[root@iZ28i253je0Z ~]# od -x demo.bin 
0000000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000
*
4000000

>>> import mmap
>>> import os
>>> f = open('demo.bin','r+b')
# 獲取文件描述符
>>> f.fileno()
3
>>> m = mmap.mmap(f.fileno(),0,access=mmap.ACCESS_WRITE)
>>> type(m)
<type 'mmap.mmap'>
# 可以通過(guò)索引獲取內(nèi)容
>>> m[0]
'\x00'
>>> m[10:20]
'\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00'
# 修改內(nèi)容
>>> m[0] = '\x88'

查看

[root@iZ28i253je0Z ~]# od -x demo.bin 
0000000 0088 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000
0000020 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000
*
4000000

修改切片

>>> m[4:8] = '\xff' * 4

查看

[root@iZ28i253je0Z ~]# od -x demo.bin 
0000000 0088 0000 ffff ffff 0000 0000 0000 0000
0000020 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000
*
4000000
>>> m = mmap.mmap(f.fileno(),mmap.PAGESIZE * 8,access=mmap.ACCESS_WRITE,offset=mmap.PAGESIZE * 4) 
>>> m[:0x1000] = '\xaa' * 0x1000

查看

[root@iZ28i253je0Z ~]# od -x demo.bin 
0000000 0088 0000 ffff ffff 0000 0000 0000 0000
0000020 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000
*
0040000 aaaa aaaa aaaa aaaa aaaa aaaa aaaa aaaa
*
0050000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000
*
4000000

如何訪問(wèn)文件的狀態(tài)？

實(shí)際案例

在某些項(xiàng)目中，我們需要獲得文件狀態(tài)，例如：

文件的類型(普通文件、目錄、符號(hào)鏈接、設(shè)備文件…)
文件的訪問(wèn)權(quán)限
文件的最后的訪問(wèn)/修改/節(jié)點(diǎn)狀態(tài)更改時(shí)間
普通文件的大小
…..

解決方案

當(dāng)前目錄有如下文件

[root@iZ28i253je0Z 2016-09-16]# ll
total 4
drwxr-xr-x 2 root root 4096 Sep 16 11:35 dirs
-rw-r--r-- 1 root root 0 Sep 16 11:35 files
lrwxrwxrwx 1 root root 37 Sep 16 11:36 lockfile -> /tmp/qtsingleapp-aegisG-46d2-lockfile

系統(tǒng)調(diào)用

標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)中的os模塊下的三個(gè)系統(tǒng)調(diào)用 stat 、 fstat 、 lstat 獲取文件狀態(tài)

>>> import os
>>> s = os.stat('files')
>>> s
posix.stat_result(st_mode=33188, st_ino=267646, st_dev=51713L, st_nlink=1, st_uid=0, st_gid=0, st_size=0, st_atime=1473996947, st_mtime=1473996947, st_ctime=1473996947)
>>> s.st_mode
33188
>>> import stat
# stat有很多S_IS..方法來(lái)判斷文件的類型
>>> stat.S_ISDIR(s.st_mode)
False
# 普通文件
>>> stat.S_ISREG(s.st_mode)
True

獲取文件的訪問(wèn)權(quán)限，只要大于0就為真

>>> s.st_mode & stat.S_IRUSR
256
>>> s.st_mode & stat.S_IXGRP
0
>>> s.st_mode & stat.S_IXOTH
0

獲取文件的修改時(shí)間

# 訪問(wèn)時(shí)間
>>> s.st_atime
1473996947.3384445
# 修改時(shí)間
>>> s.st_mtime
1473996947.3384445
# 狀態(tài)更新時(shí)間
>>> s.st_ctime
1473996947.3384445

將獲取到的時(shí)間戳進(jìn)行轉(zhuǎn)換

>>> import time
>>> time.localtime(s.st_atime)
time.struct_time(tm_year=2016, tm_mon=9, tm_mday=16, tm_hour=11, tm_min=35, tm_sec=47, tm_wday=4, tm_yday=260, tm_isdst=0)

獲取普通文件的大小

>>> s.st_size
0

快捷函數(shù)

標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)中 os.path 下的一些函數(shù)，使用起來(lái)更加簡(jiǎn)潔

文件類型判斷

>>> os.path.isdir('dirs') 
True
>>> os.path.islink('lockfile')
True
>>> os.path.isfile('files') 
True

文件三個(gè)時(shí)間

>>> os.path.getatime('files')
1473996947.3384445
>>> os.path.getmtime('files')
1473996947.3384445
>>> os.path.getctime('files')
1473996947.3384445

獲取文件大小

>>> os.path.getsize('files') 
0

如何使用臨時(shí)文件？

實(shí)際案例

某項(xiàng)目中，我們從傳感器采集數(shù)據(jù)，每收集到1G數(shù)據(jù)后，做數(shù)據(jù)分析，最終只保存分析結(jié)果，這樣很大的臨時(shí)數(shù)據(jù)如果常駐內(nèi)存，將消耗大量?jī)?nèi)存資源，我們可以使用臨時(shí)文件存儲(chǔ)這些臨時(shí)數(shù)據(jù)(外部存儲(chǔ))

臨時(shí)文件不用命名，且關(guān)閉后會(huì)自動(dòng)被刪除

解決方案

使用標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)中的 tempfile 下的 TemporaryFile, NamedTemporaryFile

>>> from tempfile import TemporaryFile, NamedTemporaryFile
# 訪問(wèn)的時(shí)候只能通過(guò)對(duì)象f來(lái)進(jìn)行訪問(wèn)
>>> f = TemporaryFile()
>>> f.write('abcdef' * 100000)
# 訪問(wèn)臨時(shí)數(shù)據(jù)
>>> f.seek(0)
>>> f.read(100)
'abcdefabcdefabcdefabcdefabcdefabcdefabcdefabcdefabcdefabcdefabcdefabcdefabcdefabcdefabcdefabcdefabcd'

>>> ntf = NamedTemporaryFile()
# 如果要讓每次創(chuàng)建NamedTemporaryFile()對(duì)象時(shí)不刪除文件，可以設(shè)置NamedTemporaryFile(delete=False)
>>> ntf.name
# 返回當(dāng)前臨時(shí)文件在文件系統(tǒng)中的路徑
'/tmp/tmppNvBu2'

總結(jié)

以上就是關(guān)于Python中文件I/O高效處理技巧的全部?jī)?nèi)容了，希望本文的內(nèi)容對(duì)大家的學(xué)習(xí)或者工作能帶來(lái)一定的幫助，如果有疑問(wèn)大家可以留言交流。

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