Python笔记-IO编程

IO在计算机中是指input和output（数据输入与输出），涉及到数据交换（磁盘、网络）的地方就需要IO接口。

输入流input stream是指数据从外面（磁盘、网络服务器）流入内存；输出流output stream是指数据从内存流到外面去。

由于cpu与内存的运算速度远高于外设速度，存在严重的速度不匹配问题，这时候有两种IO方式：同步IO、异步IO。

同步IO是指cpu暂停将要执行的后续代码，等待IO执行的结果；异步IO是指cpu不需要IO执行的结果，可以执行其他代码。

好比你去麦当劳点餐，你说“来个汉堡”，服务员告诉你，对不起，汉堡要现做，需要等5分钟，于是你站在收银台前面等了5分钟，拿到汉堡再去逛商场，这是同步IO。

你说“来个汉堡”，服务员告诉你，汉堡需要等5分钟，你可以先去逛商场，等做好了，我们再通知你，这样你可以立刻去干别的事情（逛商场），这是异步IO。

很明显，使用异步IO来编写程序性能会远远高于同步IO，但是异步IO的缺点是编程模型复杂。

想想看，你得知道什么时候通知你“汉堡做好了”，而通知你的方法也各不相同。如果是服务员跑过来找到你，这是回调模式，如果服务员发短信通知你，你就得不停地检查手机，这是轮询模式。总之，异步IO的复杂度远远高于同步IO。

1、文件读写

文本文件

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：

try:
    f=open('E:/t.txt','r')
    print(f.read())
finally:
    if f:
        f.close()
        print('文件读操作成功')

但是每次都这么写实在太繁琐，所以，Python引入了with语句来自动帮我们调用close()方法：

with open('E:/t.txt','r') as f:
    print(f.read())

read()#一次性读取所有内容（适合小文件）
read(size)#每次读取指定字节文件
readline()#每次读取一行文件
readlines()# 一次性读取所有文件内容，并返回list 

with open('E:/t.txt','r') as f:
    for line in f.readlines():
        print(line.strip())#把末尾的/n删掉

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：

with open('E:/t.png','rb') as f:
    print(f.read(50))

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：

>>> f = open('/Users/michael/gbk.txt', 'r', encoding='gbk')
>>> f.read()
'测试'

遇到有些编码不规范的文件，你可能会遇到UnicodeDecodeError，因为在文本文件中可能夹杂了一些非法编码的字符。遇到这种情况，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：

>>> f = open('/Users/michael/gbk.txt', 'r', encoding='gbk', errors='ignore')

写文件

利用python函数批量生成文件

for x in range(5):
    with open('F:/'+str(x)+'.docx','w') as f:
        f.write('')

如果在已存在的文件内容末尾追加内用，open()函数的第二个参数为'a'，append

with open('E:/测试文本.txt','a') as f:
    f.write('\n我是追加的内容,调用的是append()函数')

2、StringIO、BytesIO

StringIO

很多时候，数据读写不一定是文件，也可以在内存中读写。

StringIO顾名思义就是在内存中读写str。

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：

>>> from io import StringIO
>>> f = StringIO()
>>> f.write('hello')
5
>>> f.write(' ')
1
>>> f.write('world!')
6
>>> print(f.getvalue())
hello world!

要读取StringIO，可以用一个str初始化StringIO，然后，像读文件一样读取

from io import StringIO
f=StringIO('Hello!\nHi!\nGoodbye!')
while True:
    s=f.readline()
    if s=='':
        break
    print(s)

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。

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：

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。

3、操作文件和目录

操作文件和目录

操作文件和目录的函数一部分放在os模块中，一部分放在os.path模块中，这一点要注意一下。查看、创建和删除目录可以这么调用：

# 查看当前目录的绝对路径:
>>> os.path.abspath('.')
'/Users/michael'
# 在某个目录下创建一个新目录，首先把新目录的完整路径表示出来:
>>> os.path.join('/Users/michael', 'testdir')
'/Users/michael/testdir'
# 然后创建一个目录:
>>> os.mkdir('/Users/michael/testdir')
# 删掉一个目录:
>>> os.rmdir('/Users/michael/testdir')

文件操作使用下面的函数。假定当前目录下有一个test.txt文件

# 对文件重命名:
>>> os.rename('test.txt', 'test.py')
# 删掉文件:
>>> os.remove('test.py')

os模块不提供复制文件，但是shutil模块提供了copyfile()的函数

4、序列化