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前段時間，在使用新版本的 Django 時，我發(fā)現(xiàn)了 settings.py 的第一行代碼從

import os 
BASE_DIR = os.path.dirname(os.path.dirname(os.path.dirname(os.path.abspath(__file__)))) 

變成了

from pathlib import Path 
BASE_DIR = Path(__file__).resolve().parent.parent 

于是我就好奇，os 和 pathlib 同樣是標準庫，為什么 pathlib 得到了 Django 的青睞?學(xué)習(xí)了一番 pathlib 之后，發(fā)現(xiàn)這是一個非常高效便捷的工具，用它來處理文件系統(tǒng)路徑相關(guān)的操作最合適不過，集成了很多快捷的功能，提升你的編程效率，那是妥妥的。

接下來讓一起看一下，為什么 pathlib 更值得我們使用。

pathlib vs os

話不多說，先看下使用對比：比如說

打印當前的路徑：

使用 os：

In [13]: import os 
 
In [14]: os.getcwd() 
Out[14]: '/Users/aaron' 

使用 pathlib:

In [15]: from pathlib import Path 
 
In [16]: Path.cwd() 
Out[16]: PosixPath('/Users/aaron') 
In [17]: print(Path.cwd()) 
/Users/aaron 

使用 print 打印的結(jié)果是一樣的，但 os.getcwd() 返回的是字符串，而 Path.cwd() 返回的是 PosixPath 類，你還可以對此路徑進行后續(xù)的操作，會很方便。

判斷路徑是否存在：

使用 os:

In [18]: os.path.exists("/Users/aaron/tmp") 
 
Out[18]: True 

使用 pathlib:

In [21]: tmp = Path("/Users/aaron/tmp") 
 
In [22]: tmp.exists() 
Out[22]: True 

可以看出 pathlib 更易讀，更面向?qū)ο蟆?/p>

顯示文件夾的內(nèi)容

In [38]: os.listdir("/Users/aaron/tmp") 
Out[38]: ['.DS_Store', '.hypothesis', 'b.txt', 'a.txt', 'c.py', '.ipynb_checkpoints'] 
 
In [39]: tmp.iterdir() 
Out[39]: <generator object Path.iterdir at 0x7fa3f20d95f0> 
 
In [40]: list(tmp.iterdir()) 
Out[40]: 
[PosixPath('/Users/aaron/tmp/.DS_Store'), 
 PosixPath('/Users/aaron/tmp/.hypothesis'), 
 PosixPath('/Users/aaron/tmp/b.txt'), 
 PosixPath('/Users/aaron/tmp/a.txt'), 
 PosixPath('/Users/aaron/tmp/c.py'), 
 PosixPath('/Users/aaron/tmp/.ipynb_checkpoints')] 

可以看出 Path().iterdir 返回的是一個生成器，這在目錄內(nèi)文件特別多的時候可以大大節(jié)省內(nèi)存，提升效率。

通配符支持

os 不支持含有通配符的路徑，但 pathlib 可以：

In [45]: list(Path("/Users/aaron/tmp").glob("*.txt")) 
Out[45]: [PosixPath('/Users/aaron/tmp/b.txt'), PosixPath('/Users/aaron/tmp/a.txt')] 

便捷的讀寫文件操作

這是 pathlib 特有的：

f = Path('test_dir/test.txt')) 
f.write_text('This is a sentence.') 
f.read_text() 

也可以使用 with 語句：

>>> p = Path('setup.py') 
>>> with p.open() as f: f.readline() 
... 
'#!/usr/bin/env python3\n' 

獲取文件的元數(shù)據(jù)

In [56]: p = Path("/Users/aaron/tmp/c.py") 
 
In [57]: p.stat() 
Out[57]: os.stat_result(st_mode=33188, st_ino=35768389, st_dev=16777221, st_nlink=1, st_uid=501, st_gid=20, st_size=20, st_atime=1620633580, st_mtime=1620633578, st_ctime=1620633578) 
 
In [58]: p.parts 
Out[58]: ('/', 'Users', 'aaron', 'tmp', 'c.py') 
 
In [59]: p.parent 
Out[59]: PosixPath('/Users/aaron/tmp') 
 
In [60]: p.resolve() 
Out[60]: PosixPath('/Users/aaron/tmp/c.py') 
 
In [61]: p.exists() 
Out[61]: True 
 
In [62]: p.is_dir() 
Out[62]: False 
 
In [63]: p.is_file() 
Out[63]: True 
 
In [64]: p.owner() 
Out[64]: 'aaron' 
 
In [65]: p.group() 
Out[65]: 'staff' 
 
In [66]: p.name 
Out[66]: 'c.py' 
 
In [67]: p.suffix 
Out[67]: '.py' 
 
In [68]: p.suffixes 
Out[68]: ['.py'] 
 
In [69]: p.stem 
Out[69]: 'c' 

路徑的連接 join

相比 os.path.join，使用一個 / 是不是更為直觀和便捷?

>>> p = PurePosixPath('foo') 
>>> p / 'bar' 
PurePosixPath('foo/bar') 
>>> p / PurePosixPath('bar') 
PurePosixPath('foo/bar') 
>>> 'bar' / p 
PurePosixPath('bar/foo') 

當然，也可以使用 joinpath 方法

>>> PurePosixPath('/etc').joinpath('passwd') 
PurePosixPath('/etc/passwd') 
>>> PurePosixPath('/etc').joinpath(PurePosixPath('passwd')) 
PurePosixPath('/etc/passwd') 
>>> PurePosixPath('/etc').joinpath('init.d', 'apache2') 
PurePosixPath('/etc/init.d/apache2') 
>>> PureWindowsPath('c:').joinpath('/Program Files') 
PureWindowsPath('c:/Program Files') 

路徑匹配

>>> PurePath('a/b.py').match('*.py') 
True 
>>> PurePath('/a/b/c.py').match('b/*.py') 
True 
>>> PurePath('/a/b/c.py').match('a/*.py') 
False 

pathlib 出現(xiàn)的背景和要解決的問題

pathlib 目的是提供一個簡單的類層次結(jié)構(gòu)來處理文件系統(tǒng)的路徑，同時提供路徑相關(guān)的常見操作。那為什么不使用 os 模塊或者 os.path 來實現(xiàn)呢?

許多人更喜歡使用 datetime 模塊提供的高級對象來處理日期和時間，而不是使用數(shù)字時間戳和 time 模塊 API。同樣的原因，假如使用專用類表示文件系統(tǒng)路徑，也會更受歡迎。

換句話說，os.path 是面向過程風(fēng)格的，而 pathlib 是面向?qū)ο箫L(fēng)格的。Python 也在一直在慢慢地從復(fù)制 C 語言的 API 轉(zhuǎn)變?yōu)閲@各種常見功能提供更好，更有用的抽象。

其他方面，使用專用的類處理特定的需求也是很有必要的，例如 Windows 路徑不區(qū)分大小寫。

在這樣的背景下，pathlib 在 Python 3.4 版本加入標準庫。

pathlib 的優(yōu)勢和劣勢分別是什么

pathlib 的優(yōu)勢在于考慮了 Windows 路徑的特殊性，同時提供了帶 I/O 操作的和不帶 I/O 操作的類，使用場景更加明確，API 調(diào)用更加易懂。

先看下 pathlib 對類的劃分：

圖中的箭頭表示繼承自，比如 Path 繼承自 PurePath，PurePath 表示純路徑類，只提供路徑常見的操作，但不包括實際 I/O 操作，相對安全;Path 包含 PurePath 的全部功能，包括 I/O 操作。

PurePath 有兩個子類，一個是 PureWindowsPath，表示 Windows 下的路徑，不區(qū)分大小寫，另一個是 PurePosixPath，表示其他系統(tǒng)的路徑。有了 PureWindowsPath，你可以這樣對路徑進行比較：

from pathlib import PureWindowsPath 
>>> PureWindowsPath('a') == PureWindowsPath('A') 
True 

PurePath 可以在任何操作系統(tǒng)上實例化，也就是說與平臺無關(guān)，你可以在 unix 系統(tǒng)上使用 PureWindowsPath，也可以在 Windows 系統(tǒng)上使用 PurePosixPath，他們還可以相互比較。

>>> from pathlib import PurePosixPath, PureWindowsPath, PosixPath   
>>> PurePosixPath('a') == PurePosixPath('b') 
False 
>>> PurePosixPath('a') < PurePosixPath('b') 
True 
>>> PurePosixPath('a') == PosixPath('a') 
True 
>>> PurePosixPath('a') == PureWindowsPath('a') 
False 

可以看出，同一個類可以相互比較，不同的類比較的結(jié)果是 False。

相反，包含 I/O 操作的類 PosixPath 及 WindowsPath 只能在對應(yīng)的平臺實例化：

In [8]: from pathlib import PosixPath,WindowsPath 
 
In [9]: PosixPath('a') 
Out[9]: PosixPath('a') 
 
In [10]: WindowsPath('a') 
--------------------------------------------------------------------------- 
NotImplementedError                       Traceback (most recent call last) 
<ipython-input-10-cc7a0d86d4ed> in <module> 
----> 1 WindowsPath('a') 
 
/Library/Frameworks/Python.framework/Versions/3.8/lib/python3.8/pathlib.py in __new__(cls, *args, **kwargs) 
   1038         self = cls._from_parts(args, init=False) 
   1039         if not self._flavour.is_supported: 
-> 1040             raise NotImplementedError("cannot instantiate %r on your system" 
   1041                                       % (cls.__name__,)) 
   1042         self._init() 
 
NotImplementedError: cannot instantiate 'WindowsPath' on your system 
 
In [11]: 

要說劣勢，如果有的話，那就是在選擇類時會比較困惑，到底用哪一個呢?其實如果你不太確定的話，用 Path 就可以了，這也是它的名稱最短的原因，因為更加常用，短點的名稱編寫的更快。

適用的場景

如果要處理文件系統(tǒng)相關(guān)的操作，選 pathlib 就對了。

一些關(guān)鍵點

獲取家目錄：

In [70]: from pathlib import Path 
 
In [71]: Path.home() 
Out[71]: PosixPath('/Users/aaron') 

父目錄的層級獲?。?/p>

>>> p = PureWindowsPath('c:/foo/bar/setup.py') 
>>> p.parents[0] 
PureWindowsPath('c:/foo/bar') 
>>> p.parents[1] 
PureWindowsPath('c:/foo') 
>>> p.parents[2] 
PureWindowsPath('c:/') 

獲取多個文件后綴：

>>> PurePosixPath('my/library.tar.gar').suffixes 
['.tar', '.gar'] 
>>> PurePosixPath('my/library.tar.gz').suffixes 
['.tar', '.gz'] 
>>> PurePosixPath('my/library').suffixes 
[] 

Windows 風(fēng)格轉(zhuǎn) Posix:

>>> p = PureWindowsPath('c:\\windows') 
>>> str(p) 
'c:\\windows' 
>>> p.as_posix() 
'c:/windows' 

獲取文件的 uri：

>>> p = PurePosixPath('/etc/passwd') 
>>> p.as_uri() 
'file:///etc/passwd' 
>>> p = PureWindowsPath('c:/Windows') 
>>> p.as_uri() 
'file:///c:/Windows' 

判斷是否絕對路徑：

>>> PurePosixPath('/a/b').is_absolute() 
True 
>>> PurePosixPath('a/b').is_absolute() 
False 
 
>>> PureWindowsPath('c:/a/b').is_absolute() 
True 
>>> PureWindowsPath('/a/b').is_absolute() 
False 
>>> PureWindowsPath('c:').is_absolute() 
False 
>>> PureWindowsPath('//some/share').is_absolute() 
True 

文件名若有變化：

>>> p = PureWindowsPath('c:/Downloads/pathlib.tar.gz') 
>>> p.with_name('setup.py') 
PureWindowsPath('c:/Downloads/setup.py') 

是不是非常方便?

技術(shù)的底層原理和關(guān)鍵實現(xiàn)

pathlib 并不是基于 str 的實現(xiàn)，而是基于 object 設(shè)計的，這樣就嚴格地區(qū)分了 Path 對象和字符串對象，同時也用到了一點 os 的功能，比如 os.name，os.getcwd 等，這一點大家可以看 pathlib 的源碼了解更多。

最后的話

本文分享了 pathlib 的用法，后面要處理路徑相關(guān)的操作時，你應(yīng)該第一時間想到 pathlib，不會用沒有關(guān)系，搜索引擎所搜索 pathlib 就可以看到具體的使用方法。

雖然 pathlib 比 os 庫更高級，更方便并且提供了很多便捷的功能，但是我們?nèi)匀恍枰廊绾问褂?os 庫，因為 os 庫是 Python 中功能最強大且最基本的庫之一，但是，在需要一些文件系統(tǒng)操作時，強烈建議使用 pathlib。

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