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Python使用pathlib库实现优雅的处理路径

 更新时间：2023年12月07日 14:46:20   作者：暴走的海鸽  
如果你需要在 Python 里进行文件处理,那么标准库中的os和os.path兄弟俩一定是你无法避开的两个模块,本文主要来和大家聊聊如何使用pathlib库实现优雅的处理路径,感兴趣的可以了解下

前言

如果你需要在 Python 里进行文件处理，那么标准库中的os和os.path兄弟俩一定是你无法避开的两个模块。它们提供了非常多与文件路径处理、文件读写、文件状态查看相关的工具函数。

os.path一直是Python中处理路径事实上的标准，但它可能会显得有些繁琐。与之相比，pathlib模块提供了更简单、更直观的方式来完成绝大多数任务。

在Python3.4开始，官方提供了pathlib面向对象的文件系统路径，核心的点在于面向对象， 这也是os.path和pathlib的本质区别。

2019年Django也将os.path替换成了pathlib。

为什么需要pathlib

在pathlib出现之前，Python的标准库os及os.path支持操作文件路径，使用字符串表示文件路径。

>>> import os.path
 
>>> os.path.abspath('test')
'F:\\spug-3.0\\spug-3.0\\spug_api\\test'

或者写出下面这种长长的代码：

>>> import os.path
>>> os.path.isfile(os.path.join(os.path.expanduser('~'), 'realpython.txt'))
False

但是路径并不只是一个字符串，如果需要对文件进行操作，需要结合使用多个标准库的功能，如: 需要移动当前目录下的一些文件到备份目录，需要使用os，glob和shutil库。

import glob
import os
import shutil

for file_name in glob.glob('*.txt'):
    new_path = os.path.join('archive', file_name)
    shutil.move(file_name, new_path)

而且，由于不同的操作系统使用的分隔符不同，使用字符串拼接路径就容易出现问题。

有了pathlib，使得上述的问题变得更加轻松，pathlib创建的Path对象，可以直接通过正斜杠运算符/连接字符串生成新的对象。

#! -*-conding=: UTF-8 -*-
# 2023/12/6 11:41
import pathlib
from pathlib import WindowsPath

path = pathlib.Path()

if __name__ == '__main__':
    print(path)  # .
    print(path.absolute() / 'test' / 'data.txt')  # F:\spug-3.0\spug-3.0\spug_api\test\data.txt

pathlib的基本使用

Path类的常用属性和方法

descriptor:
    parts: 每一层路径
    parent: 父目录
    parents: 所有父目录
    stem: 不带后缀的文件名
    name: 文件名或目录名
    suffix: 文件名后缀
    suffixes: 文件名后缀列表

function:
    is_absolute: 是否为绝对路径
    joinpath: 组合路径
    cwd: 当前工作目录
    home: 根目录
    rename: 重命名
    replace: 覆盖
    touch: 新建文件
    exists: 是否存在路径
    expanduser: 返回带~和~user的路径
    glob: 列出匹配的文件或目录
    rglob: 递归列出匹配的文件或目录
    is_dir: 是否为目录
    is_file: 是否为文件
    iterdir: 列出路径下的文件和目录
    mkdir: 新建目录
    open: 打开文件
    resolve: 转成绝对路径
    rmdir: 删除目录
    ...

创建路径

前面用到了pathlib.Path()获取当前路径的方法，也可以显示的传入路径字符串进行路径创建，支持相对路径和绝对路径字符串的传递。

os.path

from os.path import abspath, dirname, join

manage_path = abspath("./manage.py")  # 绝对路径
base_dir = dirname(manage_path)  # 父目录
another_manage_path = join(base_dir, "another_manage.py")  # 构成新路径

print("manage_path:", manage_path)  
print("base_dir:", base_dir)  
print("another_manage_path:", another_manage_path)

# manage_path: F:\spug-3.0\spug-3.0\spug_api\manage.py
# base_dir: F:\spug-3.0\spug-3.0\spug_api
# another_manage_path: F:\spug-3.0\spug-3.0\spug_api\another_manage.py

pathlib

from pathlib import Path

manage_path = Path("manage.py").resolve()  # 绝对路径
base_dir = manage_path.parent  # 父目录
another_manage_path = base_dir / "another_manage.py"  # 构成新路径

print("manage_path:", manage_path)
print("base_dir:", base_dir)
print("another_manage_path:", another_manage_path)

显然用pathlib更加便捷和优雅!!

创建文件 Path.touch()

from pathlib import Path

path = Path()
new_path = path / "hello.py"
new_path.touch()

创建目录和重命名

os.path

import os
import os.path

os.makedirs(os.path.join("./src", "stuff"), exist_ok=True)  # 构建目录./src/stuff
os.rename("./src/stuff", "./src/config")  # 将./src/stuff重命名为./src/config

pathlib

from pathlib import Path

Path("./src/stuff").mkdir(parents=True, exist_ok=True)  # 构建目录./src/stuff
Path("./src/stuff").rename("./src/config")  # 将./src/stuff重命名为./src/config

mkdir方法:

  • parents默认为False，父目录不存在时抛出FileNotFoundError
  • exist_ok默认为False，该目录存在时抛出FileExistsError

递归列出某类型文件

假设目录：

(spug-3.0) PS F:\spug-3.0\spug-3.0\spug_api\path_lib_test> tree /F            

F:.
│  pathlib_test.py
│  __init__.py
│
└─test
        __init__.py

列出所有.py文件

os

# ! -*-conding=: UTF-8 -*-
# 2023/12/6 11:41

from os import walk
from os.path import join, expanduser, abspath

home = expanduser('~')
python_files = []

for root, dirs, files in walk("./test"):
    python_files.extend([abspath(join(root, file)) for file in files if file.endswith('.mp4')])

# 现在python_files列表包含所有以'.mp4'结尾的文件的绝对路径

print(python_files)  # ['F:\\spug-3.0\\spug-3.0\\spug_api\\path_lib_test\\test\\1.mp4']

glob

#! -*-conding=: UTF-8 -*-
# 2023/12/6 11:41
from glob import glob
top_level_py_files = glob("./*.py")
all_py_files = glob("./**/*.py", recursive=True)  # 递归
print(top_level_py_files)
print(all_py_files)
# ['.\\pathlib_test.py', '.\\__init__.py']
# ['.\\pathlib_test.py', '.\\__init__.py', '.\\test\\__init__.py']

pathlib

#! -*-conding=: UTF-8 -*-
# 2023/12/6 11:41
from pathlib import Path
top_level_py_files = Path(".").glob("*.py") # 不进行递归
all_py_files = Path(".").rglob("*.py")  # 递归
print(list(top_level_py_files))
print(list(all_py_files))
# [WindowsPath('pathlib_test.py'), WindowsPath('__init__.py')]
# [WindowsPath('pathlib_test.py'), WindowsPath('__init__.py'), WindowsPath('test/__init__.py')]

glob不会确定地返回路径顺序。

打开多个文件并读取内容

glob

#! -*-conding=: UTF-8 -*-
# 2023/12/6 11:41
from glob import glob
contents = []
for fname in glob("./**/*init*.py", recursive=True):
    with open(fname, "r") as f:
        contents.append(f.read())
print(contents)
# ["#! -*-conding=: UTF-8 -*-\n# 2023/12/6 17:20\n\n\nif __name__ == '__main__':\n    pass\n", "#! -*-conding=: UTF-8 -*-\n# 2023/12/6 17:22\n\n\nif __name__ == '__main__':\n    pass\n"]

pathlib

#! -*-conding=: UTF-8 -*-
# 2023/12/6 11:41
from pathlib import Path
contents = []
for path in Path(".").rglob("*__init__.py"):
    with path.open("r", encoding="UTF-8") as file:
        contents.append(file.read())
print(contents)
# ["#! -*-conding=: UTF-8 -*-\n# 2023/12/6 17:20\n\n\nif __name__ == '__main__':\n    pass\n", "#! -*-conding=: UTF-8 -*-\n# 2023/12/6 17:22\n\n\nif __name__ == '__main__':\n    pass\n"]

操作符

使用/取代os.path.join进行路径拼接。

#! -*-conding=: UTF-8 -*-
# 2023/12/6 11:41

from pathlib import Path

base_dir = Path(".")
child_dir = base_dir / "test"
file_path = child_dir / "__init__.py"

print(file_path)
# test\__init__.py

路径的每个位置 Path.parts

from pathlib import Path

file_path = Path("F:/spug-3.0/spug-3.0/spug_api/pathlib_test.py")
print(file_path.parts)
# ('F:\\', 'spug-3.0', 'spug-3.0', 'spug_api', 'pathlib_test.py')

父目录 Path.parents & Path.parent

#! -*-conding=: UTF-8 -*-
# 2023/12/6 11:41

from pathlib import Path

file_path = Path("path_lib_test/test/__init__.py")

print(file_path.parents)   # <WindowsPath.parents>

for parent in file_path.parents:
    print(parent)

# path_lib_test\test
# path_lib_test
# .

print(file_path.parent)

# path_lib_test\test

文件名或目录名 Path.name

os.path

#! -*-conding=: UTF-8 -*-
# 2023/12/6 11:41
import os
print(os.path.basename("test/__init__.py"))  # __init__.py
print(os.path.basename("test"))  # test

pathlib

#! -*-conding=: UTF-8 -*-
# 2023/12/6 11:41
from pathlib import Path
print(Path("test/__init__.py").name)  # __init__.py
print(Path("test").name)  # test

文件名后缀 Path.suffixes & Path.suffix

os.path

#! -*-conding=: UTF-8 -*-
# 2023/12/6 11:41
import os
print(os.path.splitext("test/__init__.py")[-1])
# ('test/__init__', '.py')

pathlib

from pathlib import Path
file_path = Path("test/__init__.py")
print(file_path.suffixes)  # ['.py']
print(file_path.suffix)  # .py

不带后缀文件名 Path.stem

os.path

#! -*-conding=: UTF-8 -*-
# 2023/12/6 11:41
import os
print(os.path.splitext(os.path.basename("test/__init__.py"))[0])  # __init__

pathlib

#! -*-conding=: UTF-8 -*-
# 2023/12/6 11:41
from pathlib import Path
print(Path("test/__init__.py").stem)  # __init__

是否为绝对路径 Path.is_absolute()

#! -*-conding=: UTF-8 -*-
# 2023/12/6 11:41
from pathlib import Path
file_path = Path("test/__init__.py")
print(file_path.is_absolute())  # False

组合路径 Path.joinpath(*other)

#! -*-conding=: UTF-8 -*-
# 2023/12/6 11:41
from pathlib import Path
file_path = Path(".").joinpath("test", "__init__.py")
print(file_path)  # test\__init__.py

获取当前工作目录 Path.cwd()

和 os.getcwd() 返回的相同

#! -*-conding=: UTF-8 -*-
# 2023/12/6 11:41
from pathlib import Path
file_path = Path()
print(file_path.cwd())  # F:\spug-3.0\spug-3.0\spug_api\path_lib_test

根目录 Path.home()

返回一个表示用户家目录的新路径对象。

#! -*-conding=: UTF-8 -*-
# 2023/12/6 11:41
from pathlib import Path
print(Path.home())  # C:\Users\lianhf

是否存在路径 Path.exists()

os.path

import os.path
print(os.path.exists("test/aaaa.py"))
# False

pathlib

from pathlib import Path
file_path = Path("test/aaaa.py")
print(file_path.exists())
# False

返回带和user的路径 Path.expanduser()

#! -*-conding=: UTF-8 -*-
# 2023/12/6 11:41
from pathlib import Path
file_path = Path("~/test/aaaa.py")
print(file_path.expanduser())  # C:\Users\lianhf\test\aaaa.py

是否为目录或文件 Path.is_dir() & Path.is_file()

#! -*-conding=: UTF-8 -*-
# 2023/12/6 11:41
from pathlib import Path
dir_path = Path("test/")
print(dir_path.is_dir())  # True
print(dir_path.is_file())  # False
file_path = Path("test/__init__.py")
print(file_path.is_dir())  # False
print(file_path.is_file())  # True

列出路径下的文件和目录 Path.iterdir()

产生该路径下的对象的路径

#! -*-conding=: UTF-8 -*-
# 2023/12/6 11:41
from pathlib import Path
base_path = Path(".")
contents = [content for content in base_path.iterdir()]
print(contents)  # [WindowsPath('pathlib_test.py'), WindowsPath('test'), WindowsPath('__init__.py')]

打开文件 Path.open()

事实上，Path.open() 是在幕后调用内置的 open() 函数。这就是为什么你可以在 Path.open() 中使用模式和编码等参数。

#!usr/bin/env python
# -*- coding:utf-8 _*-
# __time__：2023/12/6 21:37
from pathlib import Path
path = Path.cwd() / "简答题.md"
with path.open(mode="r", encoding="utf-8") as md_file:
    content = md_file.read()
    groceries = [line for line in content.splitlines() if line.startswith("##")]
print("\n".join(groceries))

覆盖/移动 Path.replace()

将文件或目录重命名为给定的 target，并返回一个新的指向 target 的 Path 实例。

#! -*-conding=: UTF-8 -*-
# 2023/12/6 11:41
from pathlib import Path
path = Path("test/__init__.py")
path.replace(path.parent / "__init2__.py")

转成绝对路径 Path.resolve()

#! -*-conding=: UTF-8 -*-
# 2023/12/6 11:41
from pathlib import Path
path = Path("test/__init__.py")
print(path.resolve())  # F:\spug-3.0\spug-3.0\spug_api\path_lib_test\test\__init__.py

strict设为True，如果路径不存在，则抛出FileNotFoundError

删除目录 Path.rmdir()

移除此目录。此目录必须为空的。

os.path

import os
os.rmdir("test/hello")

如果目录下不为空，抛出OSError

pathlib

from pathlib import Path
file_path = Path("test/hello")
file_path.rmdir()

如果目录下不为空，抛出OSError

删除文件 os.remove()/Path.unlink()

os

#! -*-conding=: UTF-8 -*-
# 2023/12/6 11:41
import os
os.remove("test/hello.txt")

pathlib

#!usr/bin/env python
# -*- coding:utf-8 _*-
# __time__：2023/12/6 21:37
from pathlib import Path
p = Path('./username.txt')
p.unlink()

读写文件

  • .read_text(): 以文本模式打开路径，并以字符串形式返回内容。
  • .read_bytes(): 以二进制模式打开路径，并以字节字符串形式返回内容。
  • .write_text(): 打开路径并写入字符串数据。
  • .write_bytes(): 以二进制模式打开路径并向其中写入数据。
#! -*-conding=: UTF-8 -*-
# 2023/12/6 11:41
from pathlib import Path
# 除此之外，还有几个很甜的方法，省去了 with open 语句
path = Path("/home/ubuntu/readme.txt")
text = path.read_text(encoding="utf-8")
path.write_text(text)
path = Path("/home/ubuntu/image.png")
image = path.read_bytes()
path.write_bytes(image)

上述每个方法都会处理文件的打开和关闭。

移动文件 shutil.move()/path.rename()/path.replace()

shutil

#! -*-conding=: UTF-8 -*-
# 2023/12/6 11:41
import shutil
shutil.move('./__init__.py', './test')

pathlib

可以使用path.rename()或者path.replace()移动文件:

#! -*-conding=: UTF-8 -*-
# 2023/12/6 11:41
from pathlib import Path
path = Path('test/__init2__.py')
folder = Path('.')
path.rename(folder / path.name)
from pathlib import Path

source = Path("hello.py")
destination = Path("goodbye.py")

if not destination.exists():
    source.replace(destination)

上面的代码并非并发安全的！这里仅提供实现思路。

也可以换一种思路：

from pathlib import Path
import fcntl

source = Path("hello.py")
destination = Path("goodbye.py")

lock_file = Path("lock_file.lock")

try:
    with lock_file.open(mode="xb") as lock:
        fcntl.flock(lock, fcntl.LOCK_EX)  # 获取独占锁

        try:
            with destination.open(mode="xb") as file:
                file.write(source.read_bytes())
        except FileExistsError:
            print(f"File {destination} exists already.")
        else:
            source.unlink()
        finally:
            fcntl.flock(lock, fcntl.LOCK_UN)  # 释放锁

except FileExistsError:
    print(f"Another process is already handling the operation.")

重命名文件

文件重命名除了可以使用上述的path.rename()，还可以使用.with_stem(), .with_suffix(), 或者.with_name()结合.replace()来实现。

#!usr/bin/env python
# -*- coding:utf-8 _*-
# __time__：2023/12/6 21:37

from pathlib import Path

txt_path = Path("./hello.txt")

md_path = txt_path.with_suffix(".md")

txt_path.replace(md_path)

使用.with_suffix()会返回一个新路径。要真正重命名文件，需要使用.replace()。这将把txt_path移到md_path，并在保存时重命名它。

如果要更改包括扩展名在内的完整文件名，可以使用.with_name()：

from pathlib import Path

md_path = Path("./hello.md")

txt_path = md_path.with_name("goodbye.md")

md_path.replace(txt_path)

文件复制

令人惊讶的是，Path并没有复制文件的方法。不过，利用目前学到的pathlib知识，只需几行代码就能创建相同的功能:

from pathlib import Path

source = Path("shopping_list.md")
destination = source.with_stem("shopping_list_02")
destination.write_bytes(source.read_bytes())

使用.with_stem()创建新的文件名，但没有更改扩展名，并使用.read_bytes()读取源文件的内容，然后使用.write_bytes()将这些内容写入目标文件。

虽然使用 pathlib 来处理所有与路径相关的事情很有吸引力，但你也可以考虑使用shutil来复制文件。它是一个很好的选择，也知道如何处理路径对象。

检查路径是否符合规则

p = Path('data.json')
# math 检查匹配规则
print(p.match('*.json'))  # True

转Unix风格

as_posix()：返回使用正斜杠（/）的路径字符串

from pathlib import Path

path = Path('/host/share')
print(str(path))  # \host\share
print(path.as_posix())  # /host/share

pathlib 是否比 os.path 更快

在我尝试运行基准测试之前，我猜它不是。Path()是一种面向对象的路径操作方法。实例化一个对象可能比调用os.path.join（只需吐出一个字符串）更费时。

但即使慢，我也很好奇到底慢了多少。另外，谁知道呢，也许我的直觉是错的？

废话不多说，直接来看下路径拼接的快慢对比：

#!usr/bin/env python
# -*- coding:utf-8 _*-
# __time__：2023/12/6 21:37

# pathlib_benchmarks.py

import os
from pathlib import Path


def os_path_join():
    return os.path.join("/", "how", "do", "you", "do", "hello", "world.txt")


def pathlib_join():
    return Path("/") / "how" / "do" / "you" / "do" / "hello" / "world.txt"

我们定义一个pathlib_benchmarks.py的脚本，os_path_join和pathlib_join方法分别使用os.path和path模块实现，然后执行测试：

PS E:\projects\mkwang\python_and_go> python -m timeit -s "from pathlib_benchmarks import pathlib_join" "pathlib_join()"
10000 loops, best of 5: 21.9 usec per loop
PS E:\projects\mkwang\python_and_go> python -m timeit -s "from pathlib_benchmarks import os_path_join" "os_path_join()"
50000 loops, best of 5: 6.95 usec per loop

结果和预期的差不太多！更多的对比，如果你有兴趣的话可以自己试试~

常用脚本

统计文件个数

我们可以使用.iterdir方法获取当前文件下的所有文件。

import pathlib
from collections import Counter

now_path = pathlib.Path.cwd()
gen = (i.suffix for i in now_path.iterdir())
print(Counter(gen))  # Counter({'.py': 16, '': 11, '.txt': 1, '.png': 1, '.csv': 1})

查看目录中最近修改的文件

from pathlib import Path
from datetime import datetime

directory = Path.cwd()
time, file_path = max((f.stat().st_mtime, f) for f in directory.iterdir())
print(datetime.fromtimestamp(time), file_path)  # 023-12-06 22:56:09.532177 E:\projects\mkwang\python_and_go\pathlib_test.py

移动子文件夹下的所有文件到本文件夹

from pathlib import Path

current_file = Path(__file__).absolute()

for path in Path('.').rglob('*'):
    if path == current_file or path.parent == Path('.'):
        continue
    if path.is_file():
        try:
            new_path = Path('.') / path.name
            path.rename(new_path)
        except Exception as e:
            print(f"Error moving {path}: {e}")

展示目录树

#! -*-conding=: UTF-8 -*-
# 2023/12/6 11:41

import pathlib


def print_tree(directory, depth=0):
    spacer = '    ' * depth
    print(f'{spacer}+ {directory.name}/')

    for path in sorted(directory.rglob('*')):
        if path.is_file():
            print(f'{spacer}    {path.name}')
        else:
            print_tree(path, depth + 1)


if __name__ == '__main__':
    current_path = pathlib.Path.cwd()
    print_tree(current_path)

批量重命名

#! -*-conding=: UTF-8 -*-
# 2023/12/6 11:41

from pathlib import Path


def batch_rename(directory_path):
    directory = Path(directory_path)

    for file_path in directory.glob('*'):
        if file_path.is_file():
            new_name = file_path.stem.split(' RAW')[0] + '.mp4'
            new_path = file_path.with_name(new_name)
            file_path.rename(new_path)


if __name__ == '__main__':
    target_directory = './test'  # 需要批量重命名的路径
    batch_rename(target_directory)

获取文件大小

import os
from pathlib import Path

print(os.path.getsize('test/1.mp4'))
print(Path('test/1.mp4').stat().st_size)

文件存在且不为空

from pathlib import Path


def path_exists(path):
    """文件存在且不为空"""
    if path and Path(path).exists() and Path(path).stat().st_size > 0:
        return True
    return False


print(path_exists(''))  # False
print(path_exists('abc.txt'))  # False
print(path_exists(__file__))  # True

小结

从 Python 3.4 开始，pathlib已在标准库中提供。创建、删除、读取、写入、查找、移动、复制、拆分，以及其他任何你想对文件路径或文件本身执行的操作，pathlib 可能都有相应的功能。使用pathlib，文件路径可以由适当的Path对象表示，而不是像以前一样用纯字符串表示。 这些对象使代码处理文件路径：

  • 更容易阅读，特别是可以使用 “/” 将路径连接在一起
  • 更强大，直接在对象上提供最必要的方法和属性
  • 在操作系统中更加一致，因为Path对象隐藏了不同系统的特性

当然，os.path或其他模块可以更快地完成这些操作。

功能os 和 os.pathpathlib
绝对路径os.path.abspath()Path.resolve()
改变文件的模式和权限os.chmod()Path.chmod()
新建目录os.mkdir()Path.mkdir()
新建目录os.makedirs()Path.mkdir()
重命名os.rename()Path.rename()
覆盖os.replace()Path.replace()
删除目录os.rmdir()Path.rmdir()
移除此文件或符号链接os.remove(), os.unlink()Path.unlink()
当前工作目录os.getcwd()Path.cwd()
是否存在路径os.path.exists()Path.exists()
根目录os.path.expanduser()Path.expanduser(), Path.home()
列出路径下的文件和目录os.listdir()Path.iterdir()
是否为目录os.path.isdir()Path.is_dir()
是否为文件os.path.isfile()Path.is_file()
是否指向符号链接os.path.islink()Path.is_symlink()
创建硬链接os.link()Path.link_to()
将此路径创建为符号链接os.symlink()Path.symlink_to()
返回符号链接所指向的路径os.readlink()Path.readlink()
返回 os.stat_result 对象包含此路径信息os.stat()Path.stat(), Path.owner(), Path.group()
是否为绝对路径os.path.isabs()PurePath.is_absolute()
连接路径os.path.join()PurePath.joinpath()
文件名或目录名os.path.basename()PurePath.name
父目录os.path.dirname()PurePath.parent
是否相同文件os.path.samefile()Path.samefile()
文件名后缀os.path.splitext()PurePath.suffix
移动文件shutil.move()Path.rename()

以上就是Python使用pathlib库实现优雅的处理路径的详细内容，更多关于Python pathlib处理路径的资料请关注脚本之家其它相关文章！

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