15. 文件和序列化¶

文件是长久保存信息的一种数据信息集合。

文件常用操作有：

打开/关闭: 文件一旦打开，需要关闭操作
读写内容: 对文件写入内容或者读取内容
查找: 查找文件内某一内容

15.1. 文件的打开¶

文件打开方式通常两种，分别是：

open函数
with语句

15.1.1. open函数¶

open函数负责打开文件，带有很多参数
第一个参数：必须有，文件的路径和名称
mode：第二个参数，表明文件用什么方式打开
- r:以只读方式打开
- w：写方式打开，会覆盖以前的内容
- x：创建方式打开，如文件已经存在，报错
- a：append方式，以追加的方式对文件内容进行写入
- b： binary方式，二进制方式写入
- t：文本方式打开
- +：可读写

文件的打开参考一下案例：

# 打开文件，用写的方式
# r表示后面字符串内容不需要转义
# f称之为文件句柄, 以后代表这个文件，用它来进行读写
f = open(r"test01.txt", 'w')
# 文件打开后必须关闭
f.close()
# 此案例说明，以写方式打开文件，默认是如果没有文件，则创建

15.1.2. with语句¶

with语句使用的技术是一种成为上下文管理协议的技术(ContextManagementProtocal), 它可以自动判断文件的作用域，自动关闭不再使用的打开的文件句柄, 这样妈妈再也不用担心你忘了关闭打开后的文件了。

# with语句案例
with open(r"test01.txt", 'r') as f:
    pass
    # 下面语句块开始对文件f进行操作
    # 在本模块中不需要在使用close关闭文件f

15.2. 文件的读取¶

文件读取分别为：

readline: 按行读取
list: 读取成列表
read：按字符读取

15.2.1. readline¶

readline读取一行，知道文件末尾则返回空。

下面案例是一个实际使用的代码段:

# with案例
with open(r'test01.txt', 'r') as f:
    # 按行读取内容
    strline = f.readline()
    # 此结构保证能够完整读取文件知道结束
    while strline:
        print(strline)
        strline = f.readline()

输出结果是：

假若他日相逢

我将何以贺你

以沉默

以眼泪

15.2.2. list¶

list负责把文件内的所有内容按行填充一个列表，然后返回。

对文件的打开，可以使用列表list直接打开，这样自动把文件的每一行当做列表的元素进行填充，得到一个列表：

# list能用打开的文件作为参数，把文件内每一行内容作为一个元素
with open(r'test01.txt', 'r') as f:
    # 以打开的文件f作为参数，创建列表
    l = list(f)
    for line in l:
        print(line)

运行结果如下：

假若他日相逢

我将何以贺你

以沉默

以眼泪

15.2.3. read¶

按字符读取文件内容，参数可以是数字，表示一次读取几个字符，也可以没有，表示读到结尾。

# read是按字符读取文件内容
# 允许输入参数决定读取几个字符，如果没有制定，从当前位置读取到结尾
# 否则，从当前位置读取指定个数字符
with open(r'test01.txt', 'r') as f:
    strChar = f.read(1)
    print(len(strChar))
    print(strChar)

运行结果如下：

1
假

15.2.4. seek¶

读取指针指的是当前文件读到的地方，如果不指定读取指针，默认是文件的开始的地方。

每次读取，文件都回向后移动相应的长度。我们也可以通过函数来手动移动文件的读取指针。

seek函数的功能是移动文件的读取位置，也叫读取指针。

seek(offset, whence)是函数的签名，此处：

from的取值范围：
- 0：从文件头开始偏移
- 1：从文件当前位置开始偏移
- 2：从文件末尾开始偏移
移动的单位是字节(byte)
注意一个汉字由若干个字节构成
返回文件指针移动后的新的绝地地址(从文件开始出的偏移量)

下面代码是文件指针偏移的案例：

# seek案例
# 打开文件后，从第5个字节出开始读取
# 打开读写指针在0处， 即文件的开头
with open(r'test01.txt', 'r') as f:
    # seek移动单位是字节
    f.seek(6, 0)
    strChar = f.read()
    print(strChar)

文件运行结果如下：

他日相逢
我将何以贺你
以沉默
以眼泪

关于文件读取的一个小案例：

# 关于读取文件的练习
# 打开文件，三个字符一组读出内容，然后显示在屏幕上
# 每读一次，休息一秒钟

# 让程序暂停，可以使用time下的sleep函数
import time

with open(r'test01.txt', 'r') as f:
    # read参数的单位是字符，可以理解成一个汉字就是一个字符
    strChar = f.read(3)
    while strChar:
        print(strChar)
        # sleep参数单位是秒
        time.sleep(1)
        strChar = f.read(3)

运行结果如下，请仔细理解结果为什么会这样？解释以下运行结果，为什么不是每行三个字符

假若他
日相逢

我将
何以贺
你
以
沉默

以眼泪

15.2.5. tell¶

seek用来移动读写指针， tell用来显示读写指针的当前位置。

# tell函数： 用来显示文件读写指针的当前位置
with open(r'test01.txt', 'r') as f:
    strChar = f.read(3)
    pos = f.tell()
    
    while strChar:
        print(pos)
        print(strChar)
        
        strChar = f.read(3)
        pos = f.tell()

以下结果说明tell的返回数字的单位是byte, read是以字符为单位的。

9
假若他
18
日相逢
25

我将
34
何以贺
41
你
以
48
沉默

57
以眼泪

15.3. 文件的写操作¶

文件的写操作主要把内容以某种形式写入文件。

write(str): 把字符串写入文件
writeline(str): 把字符串按行写入文件
两者区别是：
- write函数参数只能是字符串
- writerline参数可以是字符串，也可以是字符序列

write具体案例参看下面代码：

# write 案例
# 1. 向文件追加一句诗
# a代表追加方式打开
with open(r'test01.txt', 'a') as f:
    # 注意字符串内含有换行符
    f.write("生活不仅有眼前的苟且， \n 还有远方的枸杞")

15.3.1. writelines¶

负责向文件写入多行。

# 可以直接写入行， 用writelines
# writelines表示写入很多行，参数可以是list格式
# a代表追加方式打开
with open(r'test01.txt', 'a') as f:
    # 注意字符串内含有换行符
    f.writelines("生活不仅有眼前的苟且")
    f.writelines("还有远方的枸杞")

writelines写入列表的案例如下：

l = ["I", "love", "wangxiaojing"]
# a代表追加方式打开
with open(r'test01.txt', 'w') as f:
    # 注意字符串内含有换行符
    f.writelines(l)

15.4. `rb`和 `r`模式的区别¶

我们使用处理二进制文件时，需要用如下方法

binfile=open(filepath,'rb')  # 读二进制文件
binfile=open(filepath,'wb')  # 写二进制文件

那么和binfile=open(filepath,’r’)的结果到底有何不同呢？

不同之处有两个地方：

使用r的时候如果碰到0x1A，就会视为文件结束，这就是EOF。使用rb则不存在这个问题。即如果你用二进制写入再用文本读出的话，如果其中存在0X1A，就只会读出文件的一部分。使用rb的时候会一直读到文件末尾。
对于字符串x='abc\ndef'，我们可用len(x)得到它的长度为7，\n 我们称之为换行符，实际上是0X0A。当我们用w即文本方式写的时候，在windows 平台上会自动将0X0A变成两个字符0X0D，0X0A，即文件长度实际上变成8.。当用r文本方式读取时，又自动的转换成原来的换行符。如果换成wb二进制方式来写的话，则会保持一个字符不变，读取时也是原样读取。所以如果用文本方式写入，用二进制方式读取的话，就要考虑这多出的一个字节了。0X0D又称回车符。 linux下不会变。因为linux只使用0X0A来表示换行。

15.5. 持久化-pickle¶

序列化(持久化，落地)：把程序运行中的信息保存在磁盘上的过程叫序列化，也可以俗称落地
反序列化：序列号的逆过程
pickle： python提供的序列化模块
pickle.dump: pickle 模块中执行序列化功能的函数
pickle.load: pickle 模块中执行反序列化功能的模块

序列化的案例参看以下代码, 需要注意的是，序列化打开文件的方式必须时候用二进制方式写文件打开：

# 序列化案例
import pickle
age = 19
with open(r'test01.txt', 'wb') as f:
    # 把变量age序列化写入到文件f
    pickle.dump(age, f)

反序列化使用load，把序列化保存的内容读入程序，反序列化文件的打开方式需要是二进制的读方式打开：

# 反序列化案例
import pickle
with open(r'test01.txt', 'rb') as f:
    # 从文件f中读入变量age
    age = pickle.load(f)
    print(age)

下面是pickle读写复杂变量类型的案例：

# 序列化案例
import pickle
a = [19, 'liudana', "i love wangxiaojing", [185, 76]]
with open(r'test01.txt', 'wb') as f:
    pickle.dump(a, f)

相应的读案例如下：

with open(r'test01.txt', 'rb') as f:
    a  = pickle.load(f)
    print(a)

操作结果如下：

[19, 'liudana', 'i love wangxiaojing', [185, 76]]

15.6. 持久化-shelve¶

shelve也是持久化对象的一个python工具。

它的使用方法类似字典，用键值对的方式保存数据，存取方式跟字典也很类似。

使用方式一般是打开关闭文件，然后对打开的文件就可以用类似字典的方式存取。

# 使用shelve创建文件并使用
import shelve
# 打开文件
# shv相当于一个字典
shv = shelve.open(r'shv.db')

shv['one'] = 1
shv['two'] = 2
shv['three'] = 3

shv.close()

通过以上案例发现，shelve自动创建的不仅仅是一个shv.db文件，还包括其他格式文件:

```python
# shelve读取案例
shv = shelve.open(r'shv.db')
try:
    print(shv['one'])
    print(shv['threee'])
except Exception as e:
    print("烦死了")
finally:
    shv.close()

15.6.1. shelve特性¶

不支持多个应用并行写入: 为了解决这个问题，open的时候可以使用flag=r

shelve正常情况下不会等待持久化对象进行任何修改: 解决方法是强制写回,writeback=True

# shelve 之只读打开
import shelve
shv = shelve.open(r'shv.db', flag='r')
try:
    k1 = shv['one']
    print(k1)
finally:
    shv.close()

另一个案例：

import shelve
shv = shelve.open(r'shv.db')
try:
    shv['one'] = {"eins":1, "zwei":2, "drei":3}
finally:
    shv.close()


shv = shelve.open(r'shv.db')
try:
    one = shv['one']
    print(one)
finally:
    shv.close()

shelve有时会忘记写回，需要使用强制写回

shv = shelve.open(r'shv.db')
try:
    k1 = shv['one']
    print(k1)
    # 此时，一旦shelve关闭，则内容还是存在于内存中，没有写回数据库
    k1["eins"] =100
finally:
    shv.close()

上面代码相应的读取代码如下：

shv = shelve.open(r'shv.db')
try:
    k1 = shv['one']
    print(k1)
finally:
    shv.close()

上面代码读取结果如下：

{'eins': 1, 'zwei': 2, 'drei': 3}
{'eins': 1, 'zwei': 2, 'drei': 3}

如果改为强制写回，则不会造成丢失的问题：

# shelve忘记写回，需要使用强制写回
shv = shelve.open(r'shv.db', writeback=True)
try:
    k1 = shv['one']
    print(k1)
    # 此时，一旦shelve关闭，则内容还是存在于内存中，没有写回数据库
    k1["eins"] =100
finally:
    shv.close()

相应的读取代码如下：

shv = shelve.open(r'shv.db')
try:
    k1 = shv['one']
    print(k1)
finally:
    shv.close()

结果如下：

{'eins': 1, 'zwei': 2, 'drei': 3}
{'eins': 100, 'zwei': 2, 'drei': 3}

shelve 也可以使用with管理上下文环境：

with shelve.open(r'shv.db', writeback=True) as shv:
    k1 = shv['one']
    print(k1)
    # 此时，一旦shelve关闭，则内容还是存在于内存中，没有写回数据库
    k1["eins"] =1000



with shelve.open(r'shv.db') as shv:
    print(shv['one'])

运行结果如下：

{'eins': 100, 'zwei': 2, 'drei': 3}
{'eins': 1000, 'zwei': 2, 'drei': 3}

15. 文件和序列化¶

15.1. 文件的打开¶

15.1.1. open函数¶

15.1.2. with语句¶

15.2. 文件的读取¶

15.2.1. readline¶

15.2.2. list¶

15.2.3. read¶

15.2.4. seek¶

15.2.5. tell¶

15.3. 文件的写操作¶

15.3.1. writelines¶

15.4. rb和 r模式的区别¶

15.5. 持久化-pickle¶

15.6. 持久化-shelve¶

15.6.1. shelve特性¶

15.4. `rb`和 `r`模式的区别¶