python路径操作新标准：pathlib 模块

之前如果要使用 python 操作文件路径，我总是会条件反射导入 os.path。而现在，我会更加喜欢用新式的 pathlib, 虽然用得还是没有 os.path 熟练，但是以后会坚持使用。

pathlib 库从 python3.4 开始，到 python3.6 已经比较成熟。如果你的新项目可以直接用 3.6 以上，建议用 pathlib。相比于老式的 os.path 有几个优势：

老的路径操作函数管理比较混乱，有的是导入 os, 有的又是在 os.path 当中，而新的用法统一可以用 pathlib 管理。
老用法在处理不同操作系统 win，mac 以及 linux 之间很吃力。换了操作系统常常要改代码，还经常需要进行一些额外操作。
老用法主要是函数形式，返回的数据类型通常是字符串。但是路径和字符串并不等价，所以在使用 os 操作路径的时候常常还要引入其他类库协助操作。新用法是面向对象，处理起来更灵活方便。
pathlib 简化了很多操作，用起来更轻松。

举个例子，把所有的 txt 文本全部移动到 archive 目录当中（archive 目录必须存在)。

image.png

使用原来的用法：

import glob

import os

import shutil

# 获取运行目录下所有的 txt 文件。注意：不是这个文件目录下

print(glob.glob('*.txt'))

for file_name in glob.glob('*.txt'):

    new_path = os.path.join('archive', file_name)

    shutil.move(file_name, new_path)

新的写法：

from pathlib import Path

Path("demo.txt").replace('archive/demo.txt')

这篇文章列举了 pathlib 的主要用法，细节知识有点多，我只会介绍 pathlib 的用法，不会每个都列举和 os 的区别。但是我会在文章最后放上主要操作使用 pathlib 和 os 的对比图。

最主要的路径操作，你可以参考国外一位大神总结的图：

pathlib_cheatsheet.png

1 路径获取

>>> import pathlib

>>> pathlib.Path.cwd()

C:\Users\me\study

# WindowsPath('C:\Users\me\study')

虽然在这里打印出来的很像一个字符串，但实际上得到的是一个 WindowsPath('C:\Users\me\study')对象。显示内容由 Path 类的 __repr__ 定义。

注意

工作目录是在哪个目录下运行你的程序，不是项目目录。

如果你只想得到字符串表示，不想要 WindowsPath 对象，可以用 str() 转化：

>>> str(pathlib.Path.cwd())

C:\Users\me\study

下面的例子因为基本都是使用 pathlib 下面的 Path 类，所以可以换一种导入方式。

from pathlib import Path

>>> Path.home()

c:\Users\me

获取当前文件路径

>>> Path(__file__)

demo_01.py

在 pycharm 中右击运行和在 cmd 运行的结果会不同。pycharm 会显示全路径，cmd 运行只会显示工作目录下的相对路径。如果想统一，可以添加后缀 .resolve() 转化成绝对路径，这个在后面还会提到。

image.png

获取任意字符串路径

>>> Path('subdir/demo_02.py')

subdir\demo_02.py

>>> Path('c:d:y/rad.txt')

c:d:y\rad.txt

这里需要注意 2 点：

不管字符串使用的是正斜杠 / 还是反斜杠 \，在 windows 系统里，得到的路径都是反斜杠\, pathlib 会根据操作系统智能处理。
第二个例子中字符串会被 / 分割，c:d:y 会被当做一个目录名字，pathlib 不会去判断这个文件真的存在哦。

获取绝对路径

只需要在任意路径对象后添加方法 .resolve() 就能获取路径的绝对路径。如果填入的路径是相对路径（windows 下没有盘符，linux 没有 / 开头)，则会在当前工作目录后添加路径。如果是已经是绝对路径，则只会根据操作系统优化表达。

>>> file = Path('archive/demo.txt')

>>> file

archive\demo.txt

>>> file.resolve()

C:\Users\me\study\archive\demo.txt

获取文件属性

文件属性比如文件大小，创建时间，修改时间等等。

file = Path('archive/demo.txt')

print(file.stat())

print(file.stat().st_size)

print(file.stat().st_atime)

print(file.stat().st_ctime)

print(file.stat().st_mtime)

找出最后修改的文件的例子：

>>> path = Path.cwd()
>>> max(
        [(f.stat().st_mtime, f) 
         for f in path.iterdir() 
         if f.is_file()]
    )
1589171135.860173 C:\Users\me\study\demo_03.py

2 路径组成部分

获取路径的组成部分非常方便：

.name 文件名，包含后缀名，如果是目录则获取目录名。
.stem 文件名，不包含后缀。
.suffix 后缀，比如 .txt, .png。
.parent 父级目录，相当于 cd ..
.anchor 锚，目录前面的部分 C:\ 或者 /。

>>> file = Path('archive/demo.txt')
>>> file.name
demo.txt

>>> file.stem
demo

>>> file.suffix
.txt

>>> file.parent
C:\Users\me\study\archive

>>> file.anchor
'C:\'

>>> file = Path('archive/demo.txt')

>>> file.parent

archive

获取上 2 级和 3 级目录会有点问题。因为传入的是一个相对路径，上 3 级已经无法往上了，所以还是会停留在工作目录。所以你需要确保你的路径有这么多层级。

>>> file.parent.parent

.

>>> file.parent.parent.parent

.

>>> file.parents

<WindowsPath.parents>

>>> list(file.parents)

[WindowsPath('archive'), WindowsPath('.')]

>>> file.parents[0]

archive

如果路径是在当前工作目录下的子目录，最好转化成绝对路径再获取上层目录：

>>> file.resolve().parents[4]

C:\Users

# 不能使用负数

在 os 模块中获取上 3 级目录简直令人奔溃，需要重复使用 dirname 函数，使用 pathlib 的 parent 可以极大简单化操作：

>>> import os

>>> os.path.dirname(file)

相对其他某个路径的结果：

>>> file.relative_to('archive')

dmeo.txt

3 子路径扫描

dir_path.iterdir() 可以扫描某个目录下的所有路径（文件和子目录)，打印的会是处理过的绝对路径。

>>> cwd = Path.cwd()
>>> [path for path in cwd.iterdir() if cwd.is_dir()]
[
    WindowsPath('C:/Users/me/study/archive'), 
    WindowsPath('C:/Users/me/study/demo_01.py'), 
    WindowsPath('C:/Users/me/study/new_archive')
]

使用 iterdir() 可以统计目录下的不同文件类型：

>>> path = Path.cwd()
>>> files = [f.suffix for f in path.iterdir() if f.is_file()]
>>> collections.Counter(files)
Counter({'.py': 3, '.txt': 1})

使用模式匹配（正则表达式）匹配指定的路径。正则表达式不熟练的可以查看这个教程，真的让我学会了正则表达式。glob 只会匹配当前目录下， rglob 会递归所有子目录。下面这个例子，demo.txt 在 archive 子目录下。所以用 glob 找到的是空列表，rglob 可以找到。glob 得到的是一个生成器，可以通过 list() 转化成列表。

>>> cwd = Path.cwd()

>>> list(cwd.glob('*.txt'))

[]

>>> list(cwd.rglob('*.txt'))

[WindowsPath('C:/Users/me/study/archive/demo.txt')]

检查路径是否符合规则 match

>>> file = Path('/archive/demo.txt')

>>> file.match('*.txt')

True

4 路径拼接

pathlib 支持用 / 拼接路径。熟悉魔术方法的同学应该很容易理解其中的原理。

>>> Path.home() / 'dir' / 'file.txt'

C:\Users\me\dir\file.txt

如果用不惯 / ，也可以用类似 os.path.join 的方法：

>>> Path.home().joinpath('dir', 'file.txt')

C:\Users\me\dir\file.txt

5 路径测试（判断）

是否为文件

>>> Path("archive/demo.txt").is_file()

True

>>> Path("archive/demo.txt").parent.is_file()

False

>>> Path("archive/demo.txt").is_dir()

False

>>> Path("archive/demo.txt").parent.is_dir()

True

是否存在

>>> Path("archive/demo.txt").exists

True

>>> Path("archive/dem.txt").exists

False

6 文件操作

创建文件 touch

>>> file = Path('hello.txt')

>>> file.touch(exist_ok=True)

None

>>> file.touch(exist_ok=False)

FileExistsError: [Errno 17] File exists: 'hello.txt'

exist_ok 表示当文件已经存在时，程序的反应。如果为 True，文件存在时，不进行任何操作。如果为 False, 则会报 FileExistsError 错误。

用 os 创建目录分为 2 个函数： mkdir() 和 makedirs()。 mkdir() 一次只能创建一级目录， makedirs() 可以同时创建多级目录：

>>> os.mkdir('dir/subdir/3dir')
FileNotFoundError: [WinError 3] 系统找不到指定的路径。: 'dir/subdir/3dir'

>>> os.makedirs('dir/subdir/3dir')
None

使用 pathlib 只需要用 path.mkdir() 函数就可以。它提供了 parents 参数，设置为 True 可以创建多级目录；不设置则只能创建一层：

>>> path = Path('/dir/subdir/3dir')
>>> path.mkdir()
FileNotFoundError: [WinError 3] 系统找不到指定的路径。: 'dir/subdir/3dir'

>>> path.mkdir(parents=True)
None

删除目录非常危险，并且没有提示，一定要谨慎操作。一次只删除一级目录，且当前目录必须为空。

>>> path = Path('dir/subdir/3dir')

>>> path.rmdir()

None

删除文件 path.unlink, 危险操作。

>>> path = Path('archive/demo.txt')

>>> path.unlink()

打开文件

使用 open() 函数打开文件时，如果需要传入文件路径。可以用字符串作为参数传入：

with open('archive/demo.txt') as f:
    print(f.read())

也可以传入 Path 对象：

file_path = Path('archive/demo.txt')
with open(file_path) as f:
    print(f.read())

如果经常使用 pathlib，可以在获取到 Path 路径以后直接调用 path.open() 方法。至于到底用哪一个，其实不必太在意，因为 path.open() 也是调用内置函数 open()。

file = Path('archive/demo.txt')
with file.open() as f:
    print(f.read())

不过 pathlib 对读取和写入进行了简单的封装，不再需要重复去打开文件和管理文件的关闭了。

.read_text() 读取文本
.read_bytes() 读取 bytes
.write_text() 写入文本
.write_bytes() 写入 tytes

>>> file_path = Path('archive/demo.txt')

>>> file_path.read_text()   # 读取文本
'text in the demo.txt'

>>> file_path.read_bytes()  # 读取 bytes
b'text in the demo.txt'

>>> file.write_text('new words')  # 写入文本
9

>>> file.write_bytes(b'new words') # 写入 bytes
9

注意

file.write 操作使用的是 w 模式，如果之前已经有文件内容，将会被覆盖。

移动文件

txt_path = Path('archive/demo.txt')
res = txt_path.replace('new_demo.txt')
print(res)

这个操作会把 archive 目录下的 demo.txt 文件移动到当前工作目录，并重命名为 new_demo.txt。

移动操作支持的功能很受限。比如当前工作目录如果已经有一个 new_demo.txt 的文件，则里面的内容都会被覆盖。还有，如果需要移动到其他目录下，则该目录必须要存在，否则会报错：

# new_archive 目录必须存在，否则会报错

txt_path = Path('archive/demo.txt')

res = txt_path.replace('new_archive/new_demo.txt')

print(res)

为了避免出现同名文件里的内容被覆盖，通常需要进行额外处理。比如判断同名文件不能存在，但是父级目录必须存在；或者判断父级目录不存在时，创建该目录。

dest = Path('new_demo.txt')
if (not dest.exists()) and dest.parent.exists():
 txt_path.replace(dest)

重命名文件

txt_path = Path('archive/demo.txt')

new_file = txt_path.with_name('new.txt')

txt_path.replace(new_file)

修改后缀名

txt_path = Path('archive/demo.txt')

new_file = txt_path.with_suffix('.json')

txt_path.replace(new_file)

注意

不管是移动文件还是删除文件，都不会给任何提示。所以在进行此类操作的时候要特别小心。

对文件进行操作最好还是用 shutil 模块。

7 附件：常用的 pathlib 和 os 对比图

操作	os and os.path	pathlib
绝对路径	`os.path.abspath`	`Path.resolve`
修改权限	`os.chmod`	`Path.chmod`
创建目录	`os.mkdir`	`Path.mkdir`
重命名	`os.rename`	`Path.rename`
移动	`os.replace`	`Path.replace`
删除目录	`os.rmdir`	`Path.rmdir`
删除文件	`os.remove`, `os.unlink`	`Path.unlink`
工作目录	`os.getcwd`	`Path.cwd`
是否存在	`os.path.exists`	`Path.exists`
用户目录	`os.path.expanduser`	`Path.expanduser` and `Path.home`
是否为目录	`os.path.isdir`	`Path.is_dir`
是否为文件	`os.path.isfile`	`Path.is_file`
是否为连接	`os.path.islink`	`Path.is_symlink`
文件属性	`os.stat`	`Path.stat`, `Path.owner`, `Path.group`
是否为绝对路径	`os.path.isabs`	`PurePath.is_absolute`
路径拼接	`os.path.join`	`PurePath.joinpath`
文件名	`os.path.basename`	`PurePath.name`
上级目录	`os.path.dirname`	`PurePath.parent`
同名文件	`os.path.samefile`	`Path.samefile`
后缀	`os.path.splitext`	`PurePath.suffix`

参考文献

Python 3's pathlib Module
Why you should be using pathlib
pathlib路径库使用详解
你应该使用pathlib替代os.path
[Python3 中使用 Pathlib 模块进行文件操作](https://cuiqingcai.com/6598.html)
pathlib 模块

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