再談檔案讀寫：判斷檔案的幾種方法及其優劣對比

Python猫發表於2018-10-22
上週，貓貓寫了一篇給Python學習者的檔案讀寫指南，跟大家一起詳盡地學習了檔案讀寫的基礎內容，以及with語句與上下文管理器的進階知識。

這份指南雖然寫得很用心，但是因為只關注了檔案讀寫的核心內容，所以也有美中不足不處，有些在實戰中所需的知識點沒有談到，例如，為了能夠進行檔案讀寫，首先得找到檔案、檔案得可讀寫才行。

我們知道當檔案不存在的時候，open()方法的寫模式與追加模式都會新建檔案，但是對檔案進行判斷的場景還有很多，比如，在爬蟲下載圖片的時候，可能需要判斷檔案是否存在，以免重複下載；又比如，建立新檔案的時候，可能需要判斷檔案是否存在，存在就先做個備份......所以，學習判斷檔案是否存在，還是很有必要的。

學習是循序漸進的過程，若能建立知識點間的聯絡，進行系統性的學習，那將更有助於效果。閱讀這篇文章，你將讀到如下內容：

1、判斷檔案的方法（try語句、os模組、pathlib模組）2、以上幾種方法的優劣對比

懶人的try語句

我們之前學過，要用with語句來處理檔案讀寫，但with語句也不是萬能的，所以還得關注一些異常情況。例如，當使用open()方法的時候，如果檔案不存在，程式會丟擲FileNotFoundError異常，而如果許可權不足的話，就會丟擲PersmissionError異常。

  
  with open("python.log", "r") as f:
      ...:     f.read()
  -----------------------
  ...(略)
  FileNotFoundError: [Errno 2] No such file or directory: 'python.log'

為了避免這些異常導致程式中斷，我們可以用try...except...語句來捕捉異常，然後在except子句進行異常的處理。

不過，在貓貓看來，這個方法不值得推薦。原因有二，一是這種方法很被動，程式的健康受制於不可預測的異常；二是當檔案不存在的時候，我們可能需要去建立檔案，這些邏輯如果寫在except子句裡，可讀性太差了。

傳統的os模組

顧名思義，Python內建的os模組是用來與OS（作業系統）進行互動的模組，它可以實現很多在命令列下做的操作，例如，獲取作業系統資訊、獲取/修改環境變數、進行目錄操作（建立、刪除、遍歷）和各種檔案操作等等。

下面，我們要學習的是跟檔案判斷密切相關的幾個方法。

1、os.path.exists()用於判斷檔案及資料夾是否存在（注意：因為兩者都能判斷，為了有效區分檔案和資料夾，最好保證檔案是帶字尾的。）：

  
  import os
  # 檔案存在 VS 不存在
  os.path.exists("test.txt") >>>True
  os.path.exists("cat.txt") >>>False
  # 資料夾存在 VS 不存在
  os.path.exists("cat/images") >>>True
  os.path.exists("cat/image") >>>False

2、os.path.isfile()、os.path.isdir() 判斷給定路徑是檔案還是資料夾：

  
  os.path.isfile("cat/images") >>>False
  os.path.isdir("cat/images") >>>True
  os.path.isfile("test.txt") >>>True

3、os.access()檢測檔案路徑的訪問許可權，語法：os.access(path, mode)；其中path指的是檔案或者資料夾，mode指的是要檢測的模式：

  
  os.access("cat/images", os.F_OK) >>>True # path存在
  os.access("cat/images", os.R_OK) >>>True # path可讀
  os.access("cat/images", os.W_OK) >>>True # path可寫
  os.access("cat/images", os.X_OK) >>>True # path可執行

4、os模組中其它常用方法：

os.mkdir()建立目錄、os.rmdir()刪除目錄、os.rename()重新命名、os.remove()刪除檔案、os.path.join()連線目錄與檔名、os.path.split()分割目錄與檔名......（不一一舉例了，今後有機會再作介紹）

時尚的pathlib模組

pathlib模組是python3.4才加入的模組，官方介紹它是物件導向的檔案系統路徑（Object-oriented filesystem paths），這是一個很強大的模組，文末附錄了官方文件地址。

這裡主要介紹幾個基本的用法：

  
  import pathlib
  file_obj = pathlib.Path("test.txt")
  
  file_obj.name >>>'test.txt' # 檔名
  file_obj.exists() >>> True # 是否存在
  file_obj.is_dir() >>>False # 是否資料夾
  file_obj.is_file() >>>True # 是否檔案

幾種方法優劣對比

圍繞檔案操作的知識很多，限於篇幅，本文主要對判斷檔案作了介紹，今後也許還會對其它具體話題進行學習。

現在知道了幾種判斷檔案是否存在的方法，貓貓試著根據自己的理解，對它們做一下評判。

首先，try語句的缺點是沒有主動做判斷，不方便根據檔案是否存在而做針對性的處理，它把必要的邏輯交給異常捕獲，多少顯得“不負責任”；try語句也有優點，一是不需要引入模組，不需要區分各種使用方法，二是將其它可能存在的異常都打包，避免多樣系統或使用場景的遺漏。

os模組是傳統的老模組了，在使用上和維護上都會比較順暢；它的主要缺點在於有的方法比較繁瑣，由於使用字串來表示檔案路徑，這會導致路徑拼接上的麻煩，另外，不同作業系統在路徑分隔符上的差異（Windows使用\分隔符，Linux和Mac使用/分隔符），也可能導致難以發現的錯誤。

相對來說，pathlib功能最強大，但普及度比較低，有一定的學習門檻；它主要的優點是物件導向，同時，因為對不同作業系統的特性做了封裝，能有效避免字串表示檔案路徑的難題。它的不足之處是沒有像os.access()可以檢測訪問許可權的方法，雖然這個方法基本不會使用到。

下面比較了三種拼接檔案路徑的方法，方法一未對分隔符做處理，不能保證在每個作業系統都能找到；方法二需要反覆使用os.path.join；方法三隻用“/"就能拼接路徑，而且肯定支援多作業系統。

  
  # 錯誤拼接：未處理分隔符
  data_folder = "source_data/text_files/"
  file_to_open = data_folder + "test.txt"
  
  # os模組拼接
  import os
  data_folder = os.path.join("source_data", "text_files")
  file_to_open = os.path.join(data_folder, "test.txt")
  
  # pathlib模組拼接
  from pathlib import Path
  data_folder = Path("source_data/text_files/")
  file_to_open = data_folder / "test.txt"

總結一下，如果檔案路徑簡單，僅僅要用到exists()、is_dir()、is_file() 這幾個方法的話，os.path模組和pathlib.Path模組不分伯仲，都很好用，但是如果考慮到繁複的路徑拼接的話，pathlib.Path就會勝出一籌。

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擴充套件閱讀：給Python學習者的檔案讀寫指南https://mp.weixin.qq.com/s/Md07VoaULda7qnMO4ob7Ww

菜鳥教程：os模組http://www.runoob.com/python/os-file-methods.html

官方文件：pathlib模組https://docs.python.org/3/library/pathlib.html

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