Python学习---13

IO在计算机中指Input/Output，也就是输入和输出。由于程序和运行时数据是在内存中驻留，由CPU这个超快的计算核心来执行，涉及到数据交换的地方，通常是磁盘、网络等，就需要IO接口。
通常，程序完成IO操作会有Input和Output两个数据流。当然也有只用一个的情况，比如，从磁盘读取文件到内存，就只有Input操作，反过来，把数据写到磁盘文件里，就只是一个Output操作。
IO编程中，Stream（流）是一个很重要的概念，Input Stream就是数据从外面（磁盘、网络）流进内存，Output Stream就是数据从内存流到外面去。
同步IO
异步IO

文件读写
Python内置了读写文件的函数，用法和C是兼容的。
在磁盘上读写文件的功能都是由操作系统提供的，现代操作系统不允许普通的程序直接操作磁盘，所以，读写文件就是请求操作系统打开一个文件对象（通常称为文件描述符），然后，通过操作系统提供的接口从这个文件对象中读取数据（读文件），或者把数据写入这个文件对象（写文件）。
读文件
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
标示符’r’表示读
如果文件不存在，open()函数就会抛出一个IOError的错误，并且给出错误码和详细的信息告诉你文件不存在。
如果文件打开成功，调用read()方法可以一次读取文件的全部内容，Python把内容读到内存，用一个str对象表示。
最后一步是调用close()方法关闭文件。文件使用完毕后必须关闭，因为文件对象会占用操作系统的资源，并且操作系统同一时间能打开的文件数量也是有限的。
由于文件读写时都有可能产生IOError，一旦出错，后面的f.close()就不会调用。所以，为了保证无论是否出错都能正确地关闭文件，我们可以使用try … finally来实现。
Python引入了with语句来自动调用close()方法。
调用read(size)方法，每次最多读取size个字节的内容。
调用readline()可以每次读取一行内容，调用readlines()一次读取所有内容并按行返回list。

file-like Object
像open()函数返回的这种有个read()方法的对象，在Python中统称为file-like Object。
file-like Object不要求从特定类继承，只要写个read()方法就行。
二进制文件
用’rb’模式打开文件即可
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
遇到有些编码不规范的文件，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。

写文件
写文件和读文件是一样的，唯一区别是调用open()函数时，传入标识符’w’或者’wb’表示写文本文件或写二进制文件
务必要调用f.close()来关闭文件。
用with语句来得保险
要写入特定编码的文本文件，请给open()函数传入encoding参数，将字符串自动转换成指定编码。

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。
getvalue()方法用于获得写入后的str。
要读取StringIO，可以用一个str初始化StringIO，然后，像读文件一样读取。

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
操作文件和目录
Python内置的os模块可以直接调用操作系统提供的接口函数。
操作系统类型
os.name
获取详细的系统信息，可以调用uname()函数
注意uname()函数在Windows上不提供，也就是说，os模块的某些函数是跟操作系统相关的。

环境变量
在操作系统中定义的环境变量，全部保存在os.environ这个变量中，可以直接查看
要获取某个环境变量的值，可以调用os.environ.get(‘key’)

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。
把两个路径合成一个时，不要直接拼字符串，而要通过os.path.join()函数，这样可以正确处理不同操作系统的路径分隔符。
同样的道理，要拆分路径时，也不要直接去拆字符串，而要通过os.path.split()函数，这样可以把一个路径拆分为两部分，后一部分总是最后级别的目录或文件名。
os.path.splitext()可以直接得到文件扩展名
Python的os模块封装了操作系统的目录和文件操作，要注意这些函数有的在os模块中，有的在os.path模块中。

序列化
把变量从内存中变成可存储或传输的过程称之为序列化，在Python中叫pickling，在其他语言中也被称之为serialization，marshalling，flattening等等，都是一个意思。
序列化之后，就可以把序列化后的内容写入磁盘，或者通过网络传输到别的机器上。
反过来，把变量内容从序列化的对象重新读到内存里称之为反序列化，即unpickling。
pickle.dumps()方法把任意对象序列化成一个bytes，然后，就可以把这个bytes写入文件。或者用另一个方法pickle.dump()直接把对象序列化后写入一个file-like Object。
把对象从磁盘读到内存时，可以先把内容读到一个bytes，然后用pickle.loads()方法反序列化出对象，也可以直接用pickle.load()方法从一个file-like Object中直接反序列化出对象。

JSON
如果我们要在不同的编程语言之间传递对象，就必须把对象序列化为标准格式，比如XML，但更好的方法是序列化为JSON，因为JSON表示出来就是一个字符串，可以被所有语言读取，也可以方便地存储到磁盘或者通过网络传输。JSON不仅是标准格式，并且比XML更快，而且可以直接在Web页面中读取，非常方便。
JSON表示的对象就是标准的JavaScript语言的对象。
Python内置的json模块提供了非常完善的Python对象到JSON格式的转换。
dumps()方法返回一个str，内容就是标准的JSON。类似的，dump()方法可以直接把JSON写入一个file-like Object。
要把JSON反序列化为Python对象，用loads()或者对应的load()方法，前者把JSON的字符串反序列化，后者从file-like Object中读取字符串并反序列化。