Python高级技术之：`Python`的`pathlib`模块：比`os.path`更`Pythonic`的文件路径操作。

各位编程界的大佬、小虾米们，大家好！我是你们的老朋友，今天咱们来聊聊Python中一个强大又优雅的模块：pathlib。 相信大家对os.path肯定不陌生，毕竟搞Python的，谁还没和文件路径打过交道呢？ 但是，os.path用起来总感觉有点…呃…“直男”？ 就像让你用一堆字符串拼接路径，然后调用一堆函数判断文件是否存在、是文件还是目录，效率还可以，但是代码风格确实有点不够“Pythonic”。

别急，pathlib就是来拯救我们的！它把文件路径变成了一个对象，我们可以用更面向对象的方式来操作文件和目录，代码瞬间变得优雅起来，就像穿上西装的程序员一样，逼格瞬间提升好几个档次。 废话不多说，咱们直接上干货！

1. pathlib 闪亮登场：告别字符串拼接的噩梦

首先，我们要认识pathlib的核心类：Path。 它可以代表一个文件或目录的路径。

from pathlib import Path

# 创建一个Path对象
p = Path('.')  # 当前目录
print(p)  # 输出: .

p = Path('/home/user/documents/my_file.txt') # 绝对路径
print(p) # 输出: /home/user/documents/my_file.txt

p = Path('data') / 'images' / 'image.jpg'  # 使用 / 运算符拼接路径
print(p) # 输出: data/images/image.jpg  （注意，斜杠的方向取决于你的操作系统）

p = Path('data')
q = Path('images/image.jpg')
r = p / q  # Path对象之间也可以拼接
print(r) # 输出: data/images/image.jpg

看到没？ pathlib最棒的地方就是可以用斜杠 / 来拼接路径！ 这比 os.path.join() 好用多了， 也更加直观。 而且， pathlib 会自动处理斜杠的方向， 保证在不同操作系统下都能正常工作。 妈妈再也不用担心我的路径拼接出错了！

2. Path 对象的常用属性和方法： 你的文件操作瑞士军刀

Path 对象有很多有用的属性和方法， 可以让我们轻松地获取文件信息、判断文件类型、创建目录等等。 接下来， 我们来逐一介绍一些常用的属性和方法。

• name: 获取文件名（不包含路径）

p = Path('/home/user/documents/my_file.txt')
print(p.name)  # 输出: my_file.txt

• stem: 获取文件名（不包含扩展名）

p = Path('/home/user/documents/my_file.txt')
print(p.stem)  # 输出: my_file

• suffix: 获取文件扩展名

p = Path('/home/user/documents/my_file.txt')
print(p.suffix)  # 输出: .txt

• suffixes: 获取所有扩展名 (如果文件名包含多个点)

p = Path('/home/user/documents/my_file.tar.gz')
print(p.suffixes) # 输出: ['.tar', '.gz']

• parent: 获取父目录的 Path 对象

p = Path('/home/user/documents/my_file.txt')
print(p.parent)  # 输出: /home/user/documents

• parents: 获取所有父目录的迭代器

p = Path('/home/user/documents/my_file.txt')
for parent in p.parents:
    print(parent)
# 输出:
# /home/user/documents
# /home/user
# /home
# /

• absolute(): 获取绝对路径

p = Path('./my_file.txt')
print(p.absolute()) # 输出: /当前工作目录/my_file.txt  (绝对路径会根据实际情况变化)

• resolve(): 获取绝对路径， 并解析所有符号链接

# 假设 /tmp/link 指向 /home/user/documents/my_file.txt
p = Path('/tmp/link')
print(p.resolve()) # 输出: /home/user/documents/my_file.txt

• exists(): 判断文件或目录是否存在

p = Path('my_file.txt')
print(p.exists())  # 输出: True 或 False

• is_file(): 判断是否是文件

p = Path('my_file.txt')
print(p.is_file())  # 输出: True 或 False

• is_dir(): 判断是否是目录

p = Path('my_directory')
print(p.is_dir())  # 输出: True 或 False

• mkdir(): 创建目录

p = Path('new_directory')
p.mkdir(exist_ok=True)  # 创建目录， 如果目录已存在， 则不报错

• rmdir(): 删除空目录

p = Path('new_directory')
p.rmdir()  # 删除目录 (只能删除空目录)

• unlink(): 删除文件

p = Path('my_file.txt')
p.unlink()  # 删除文件

• rename(): 重命名文件或目录

p = Path('old_name.txt')
p.rename('new_name.txt')  # 重命名文件

• replace(): 替换文件或目录 (如果目标文件/目录已存在)

p = Path('old_name.txt')
p.replace('new_name.txt')  # 替换文件

• stat(): 获取文件状态信息 (类似于 os.stat())

p = Path('my_file.txt')
stat_info = p.stat()
print(stat_info.st_size)  # 文件大小
print(stat_info.st_mtime) # 最后修改时间 (时间戳)

• open(): 打开文件 (类似于 open() 函数)

p = Path('my_file.txt')
with p.open('r') as f:
    content = f.read()
    print(content)

看到了吗？有了这些方法， 我们可以轻松地完成各种文件操作， 而且代码更加简洁易懂。

3. 文件查找的利器：glob() 和 rglob()

pathlib 还提供了 glob() 和 rglob() 方法， 让我们可以在目录中查找符合特定模式的文件。

• glob(pattern): 在当前目录下查找符合 pattern 的文件和目录

from pathlib import Path

p = Path('.')  # 当前目录

# 查找所有 .txt 文件
for file in p.glob('*.txt'):
    print(file)

# 查找所有以 "image" 开头的 .jpg 文件
for file in p.glob('image*.jpg'):
    print(file)

# 查找所有子目录
for dir in p.glob('*'):
    if dir.is_dir():
        print(dir)

• rglob(pattern): 递归地在所有子目录中查找符合 pattern 的文件和目录

from pathlib import Path

p = Path('.')  # 当前目录

# 递归查找所有 .py 文件
for file in p.rglob('*.py'):
    print(file)

glob() 和 rglob() 使用标准的 shell 风格的通配符：

通配符	含义
*	匹配零个或多个字符
?	匹配单个字符
[seq]	匹配 seq 中的任何字符
[!seq]	匹配不在 seq 中的任何字符

有了 glob() 和 rglob()， 我们可以轻松地找到需要的文件， 告别手动遍历目录的烦恼。

4. 文件读写的新姿势：read_text() 和 write_text()， read_bytes() 和 write_bytes()

pathlib 还提供了 read_text()、write_text()、read_bytes() 和 write_bytes() 方法， 让我们更方便地读写文件。

• read_text(encoding=None, errors=None): 以文本模式读取文件内容

p = Path('my_file.txt')
content = p.read_text(encoding='utf-8')  # 读取文件内容， 指定编码为 utf-8
print(content)

• write_text(data, encoding=None, errors=None): 以文本模式写入文件内容

p = Path('my_file.txt')
p.write_text('Hello, world!', encoding='utf-8')  # 写入文件内容， 指定编码为 utf-8

• read_bytes(): 以二进制模式读取文件内容

p = Path('my_image.png')
data = p.read_bytes()  # 读取文件内容为 bytes

• write_bytes(data): 以二进制模式写入文件内容

p = Path('my_image.png')
data = b'x89PNGrnx1an...'  # 一些二进制数据
p.write_bytes(data)  # 写入文件内容

这些方法简化了文件读写操作， 避免了手动打开和关闭文件的麻烦。 默认情况下， read_text() 和 write_text() 使用系统的默认编码。 强烈建议在使用时指定 encoding 参数， 以避免编码问题。

5. pathlib 的优势总结：让你的代码更优雅、更健壮

说了这么多， 相信大家已经对 pathlib 有了初步的了解。 那么， 相比于 os.path， pathlib 到底有哪些优势呢？

• 面向对象: pathlib 将文件路径变成了一个对象， 我们可以用更面向对象的方式来操作文件和目录。
• 简洁易懂: pathlib 的 API 设计更加简洁易懂， 代码可读性更高。
• 跨平台: pathlib 会自动处理不同操作系统下的路径分隔符， 保证代码的跨平台性。
• 避免字符串拼接: pathlib 使用 / 运算符拼接路径， 避免了手动拼接字符串的麻烦。
• 强大的文件查找: pathlib 提供了 glob() 和 rglob() 方法， 让我们可以在目录中查找符合特定模式的文件。
• 方便的文件读写: pathlib 提供了 read_text()、write_text()、read_bytes() 和 write_bytes() 方法， 简化了文件读写操作。

总而言之， pathlib 是一个强大而优雅的文件路径操作模块， 它可以让你的代码更简洁、更易懂、更健壮。

6. 实战演练：用 pathlib 解决实际问题

光说不练假把式， 接下来我们来用 pathlib 解决几个实际问题。

问题 1：批量重命名文件

假设我们有一个目录， 里面有很多图片文件， 文件名都是 "imagexxx.jpg" 的格式， 我们想要把文件名中的 "image" 替换成 "photo_"。

from pathlib import Path

def rename_images(directory):
    """批量重命名图片文件"""
    path = Path(directory)
    for file in path.glob('image_*.jpg'):
        new_name = 'photo_' + file.name[6:] # 提取 xxx.jpg
        new_path = file.with_name(new_name) # 生成新的Path对象
        file.rename(new_path)

# 调用函数， 重命名当前目录下的图片文件
rename_images('.')

问题 2：统计目录下所有 .py 文件的代码行数

from pathlib import Path

def count_lines(directory):
    """统计目录下所有 .py 文件的代码行数"""
    path = Path(directory)
    total_lines = 0
    for file in path.rglob('*.py'):
        try:
            with file.open('r', encoding='utf-8') as f:
                lines = f.readlines()
                total_lines += len(lines)
        except UnicodeDecodeError:
            print(f"Warning: Could not decode file {file}, skipping.")

    print(f"Total lines of code in .py files: {total_lines}")

# 调用函数， 统计当前目录及其子目录下的代码行数
count_lines('.')

问题 3：创建一个新的目录，并将所有 .txt 文件移动到该目录中

from pathlib import Path

def move_txt_files(source_directory, destination_directory):
    """将所有 .txt 文件移动到新的目录中"""
    source_path = Path(source_directory)
    destination_path = Path(destination_directory)

    # 创建目标目录，如果已存在则不报错
    destination_path.mkdir(exist_ok=True)

    for file in source_path.glob('*.txt'):
        new_path = destination_path / file.name
        file.replace(new_path)  # 移动文件

# 调用函数，将当前目录下的 .txt 文件移动到 "txt_files" 目录中
move_txt_files('.', 'txt_files')

通过这些例子， 我们可以看到 pathlib 在实际开发中的应用。 它可以帮助我们更方便地完成各种文件操作， 提高开发效率。

7. 总结与展望：拥抱 pathlib， 让你的 Python 代码更上一层楼

今天， 我们一起学习了 pathlib 模块的基本用法和一些高级技巧。 相信大家已经对 pathlib 有了更深入的了解。

pathlib 是一个非常优秀的模块， 它可以让我们的 Python 代码更简洁、更易懂、更健壮。 如果你还在使用 os.path， 强烈建议你尝试一下 pathlib。 相信你会爱上它的！

当然， pathlib 还有很多高级用法， 比如：

• Path.owner() 和 Path.group(): 获取文件所有者和所属组。
• Path.chmod(): 修改文件权限。
• Path.symlink_to(): 创建符号链接。
• 自定义 Path 子类: 可以根据自己的需求， 创建自定义的 Path 子类， 扩展 pathlib 的功能。

这些高级用法， 就留给大家自己去探索了。 希望今天的讲座能对大家有所帮助。 感谢大家的聆听！ 祝大家编程愉快！