Python随学随记（8）

IO编程

IO在在计算机中指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

IO编程中，Stream(流)是一个很重要的概念，可以把流想象成一个水管，数据就是水管里的睡，但只能单向流动，Input Stream就是数据从外面（磁盘、网络）流进内存，Output Stream反之，对于浏览网页来说，浏览器和新浪服务器之间至少要建立两根水管，才可以既能发送数据，也能收到数据

由于CPU和内存的速度远远高于外设的速度，所以在IO编程中，就存在速度严重不匹配的问题，解决方法有两种：

第一种是CPU等着，也就是程序暂停执行后续代码，等100M的数据在10秒写入磁盘，在接着往下执行，这种模式称为同步IO

第二种是CPU不等待，只是告诉磁盘慢慢执行这个命令，在此同时做别的事，于是，后续代码可以立刻接着执行，这种模式成为异步IO

同步和异步的区别就在于是否等待IO执行的结果，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的缺点是程序模型复杂，操作IO的能力都是由操作系统提供的，每一种编程语言都会把操作系统提供的低级C接口封装起来方便使用，Python也不例外，注：本文的IO编程都是同步模式

文件读写

读写文件是最常见的IO操作，Python内置了读写文件的函数，读写文件前，先了解一下，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（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，传入文件名和标识符：

>>> f = open('/Users/Bangys/test.txt', 'r')

标识符'r'表示读，这样我们就成功的打开了一个文件

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：

>>> f = open('/Users/Bangys/test.txt33', 'r')Traceback (most recent call last):  File "<stdin>", line 1, in <module>IOError: [Errno 2] No such file or directory: '/Users/Bangys/test.txt33'

如果文件打开成功，接下来调用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：

>>> f.read()'hello,master'

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：

f.close()

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的关闭文件，我们可以使用try...finally来实现

try:    f = open('/path/to/file', 'r')    print f.read()finally:    if f:        f.close()

但每次这么写是在太繁琐，所以python注入了with语句来自动帮我们调用close()方法：

with open('/path/to/file', 'r') as f:    print f.read()

和前面的try...finally是一样的，但是代码更加简洁，而且不必调用f.close()方法

调用read()会一次性读取文件的所有内容，如果文件太大内存会不足，所以要保险起见，可以反复调用read(size)方法，每次最多读取size个字节的内容，另外，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，因此，要根据需要决定如何使用

• 文件小：read()
• 文件大小未知：read(size)
• 配置文件：readline()

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，除了file外，还可以是内存的字节流，网络流，自定义流等，file-like Object不要求从特定类继承，只要写个read()方法就行

StringIO就是在内存中创建的file-like Object，常用作临时缓冲

二进制文件

上面读取的文本文件都是ASCII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'模式方法就行：

>>> f = open('/Users/michael/test.jpg', 'rb')>>> f.read()'\xff\xd8\xff\xe1\x00\x18Exif\x00\x00...'

字符编码

要读取非ASCII编码的文本文件，就必须以二进制模式打开，再解码，比如GBK编码的文件：

>>> f = open('/Users/michael/gbk.txt', 'rb')>>> u = f.read().decode('gbk')>>> uu'\u6d4b\u8bd5'>>> print u测试

如果每次都这么手动转换编码嫌麻烦，python还提供了一个codecs模块来帮我们在读文件时自动转换编码，直接读出unicode

import codecswith codecs.open('/Users/michael/gbk.txt', 'r', 'gbk') as f:    f.read() # u'\u6d4b\u8bd5'

写文件

写文件和读文件是一样的，唯一的区别是调用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：

>>> f = open('/Users/michael/test.txt', 'w')>>> f.write('Hello, world!')>>> f.close()

可以反复调用write()来写入文件，但是必须要调用close()来关闭文件，当我们写文件时，操作系统往往不会立刻把数据写入磁盘，而是放到内存缓存起来，空闲的时候再慢慢写入，只有调用close()方法时，操作系统才保证把没有写入的数据全部写入磁盘，忘记调用close()的后果是数据可能只写了一部分到磁盘，剩下的丢失了，所以还是用with语句比较保险：

with open('/Users/michael/test.txt', 'w') as f:    f.write('Hello, world!')

要写入特定编码的文本文件，用codecs，写入unicode，由codecs自动转换成指定编码