第五章

5.1存儲(chǔ)

1.文件

我們知道峻呕，py中的數(shù)據(jù)都保存在內(nèi)存中利职，當(dāng)電腦斷電時(shí)，就好像患了失憶癥
內(nèi)存中的數(shù)據(jù)就會(huì)消失瘦癌，另一方面猪贪，如果py程序運(yùn)行結(jié)束
那么分配給這個(gè)程序的內(nèi)存空間也會(huì)清空，為了長(zhǎng)期持續(xù)地存儲(chǔ)
py必須把數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在磁盤(pán)中讯私，這樣热押，即使斷電或程序結(jié)束
數(shù)據(jù)依然存在

磁盤(pán)以文件為單位來(lái)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)西傀，對(duì)于計(jì)算機(jī)來(lái)說(shuō)，數(shù)據(jù)的本質(zhì)就是
有序的二進(jìn)制數(shù)序列桶癣，如果以字節(jié)為單位拥褂，也就是每8位二進(jìn)制數(shù)序列為單位
那么這個(gè)數(shù)據(jù)序列就稱(chēng)為文本，這是因?yàn)椋?位的二進(jìn)制數(shù)序列正好
對(duì)應(yīng)ASCII編碼中的一個(gè)字符牙寞，而py能夠借助文本對(duì)象來(lái)讀寫(xiě)文件

在py中饺鹃，我們可以通過(guò)內(nèi)置函數(shù)open來(lái)創(chuàng)建文件對(duì)象
在調(diào)用open時(shí)，需要說(shuō)明文件名碎税，以及打開(kāi)文件的方式：

f = open(文件名尤慰，方式)

文件名是文件存在于磁盤(pán)的名字，打開(kāi)文件的常用方式有：

"r" ＃讀取已經(jīng)存在的文件
"w" ＃新建文件雷蹂，并寫(xiě)入
"a" ＃如果文件存在伟端，那么寫(xiě)入到文件的結(jié)尾，如果文件不存在匪煌，則新建文件并寫(xiě)入

例如：

f = open("test.txt","r")

就是用只讀的方式责蝠，打開(kāi)了一個(gè)名為test.txt的文件

通過(guò)返回上面的對(duì)象，我們可以讀取文件：

content = f.read(10)        ＃讀取10個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)
content = f.readline()      ＃讀取一行
content = f.readlines()     ＃讀取所有行萎庭，儲(chǔ)存在列表中霜医，每個(gè)元素是一行

如果以"w"或"a"方式打開(kāi)，那么我們就可以寫(xiě)入文本：

f = open('test.txt','w')
f.write('i like apple')     ＃將'i like apple'寫(xiě)入文件

如果想寫(xiě)入一行驳规，則需要在字符串末尾加上換行符
在UNIX系統(tǒng)中肴敛，換行符為"\n"
在windows系統(tǒng)中，換行符為"\r\n"

打開(kāi)文件端口將占用計(jì)算機(jī)資源吗购，因此医男，在讀寫(xiě)完成后
應(yīng)該及時(shí)的用文件對(duì)象的close()方法關(guān)閉文件：

f.close()

用法延伸：
r：以只讀方式打開(kāi)文件。文件的指針將會(huì)放在文件的開(kāi)頭捻勉。這是默認(rèn)模式

rb：以二進(jìn)制只讀方式打開(kāi)一個(gè)文件镀梭。文件指針將會(huì)放在文件的開(kāi)頭

r+：以讀寫(xiě)方式打開(kāi)一個(gè)文件。文件指針將會(huì)放在文件的開(kāi)頭

rb+：以二進(jìn)制讀寫(xiě)方式打開(kāi)一個(gè)文件踱启。文件指針將會(huì)放在文件的開(kāi)頭

w：以寫(xiě)入方式打開(kāi)一個(gè)文件报账。如果該文件已存在，則將其覆蓋埠偿。如果該文件不存在透罢，則創(chuàng)建新文件。

wb：以二進(jìn)制寫(xiě)入方式打開(kāi)一個(gè)文件胚想。如果該文件已存在琐凭，則將其覆蓋。如果該文件不存在浊服，則創(chuàng)建新文件统屈。

w+：以讀寫(xiě)方式打開(kāi)一個(gè)文件胚吁。如果該文件已存在，則將其覆蓋愁憔。如果該文件不存在腕扶，則創(chuàng)建新文件。

wb+：以二進(jìn)制讀寫(xiě)格式打開(kāi)一個(gè)文件吨掌。如果該文件已存在半抱，則將其覆蓋。如果該文件不存在膜宋，則創(chuàng)建新文件窿侈。

a：以追加方式打開(kāi)一個(gè)文件。如果該文件已存在秋茫，文件指針將會(huì)放在文件結(jié)尾史简。
也就是說(shuō)，新的內(nèi)容將會(huì)被寫(xiě)入到已有內(nèi)容之后肛著。如果該文件不存在圆兵，則創(chuàng)建新文件來(lái)寫(xiě)入。

ab：以二進(jìn)制追加方式打開(kāi)一個(gè)文件枢贿。如果該文件已存在殉农，則文件指針將會(huì)放在文件結(jié)尾。
也就是說(shuō)局荚，新的內(nèi)容將會(huì)被寫(xiě)入到已有內(nèi)容之后超凳。如果該文件不存在，則創(chuàng)建新文件來(lái)寫(xiě)入耀态。

a+：以讀寫(xiě)方式打開(kāi)一個(gè)文件聪建。如果該文件已存在，文件指針將會(huì)放在文件的結(jié)尾茫陆。
文件打開(kāi)時(shí)會(huì)是追加模式。如果該文件不存在擎析，則創(chuàng)建新文件來(lái)讀寫(xiě)簿盅。

ab+：以二進(jìn)制追加方式打開(kāi)一個(gè)文件。如果該文件已存在揍魂，則文件指針將會(huì)放在文件結(jié)尾桨醋。
如果該文件不存在，則創(chuàng)建新文件用于讀寫(xiě)现斋。

來(lái)源鏈接：https://juejin.im/post/5ab22accf265da239a5fb172

2.上下文管理器

文件操作常常和上下文管理器一起使用喜最，上下文管理器(context manager)
用于規(guī)定某個(gè)對(duì)象的使用范圍，一旦進(jìn)入或者離開(kāi)該使用范圍庄蹋，則會(huì)有特殊操作被調(diào)用
比如為對(duì)象分配或者釋放內(nèi)存瞬内，上下文管理器可用于文件操作迷雪，對(duì)于文件操作來(lái)說(shuō)
我們需要在讀寫(xiě)結(jié)束時(shí)關(guān)閉文件，程序員經(jīng)常會(huì)忘記關(guān)閉文件虫蝶，無(wú)謂占用資源
上下文管理器可以在不需要文件的時(shí)候章咧，自動(dòng)關(guān)閉文件

下面時(shí)一段常規(guī)的文件操作程序：

＃常規(guī)文件操作

f = open("new.txt","w")
print(f.closed)            ＃檢查文件是否打開(kāi)
f.write("hello world!")
f.close()
print(f.closed)            ＃打印True

如果我們加入上下文管理器的語(yǔ)法，就可以把程序改寫(xiě)為：

＃使用上下文管理器

with open("new.txt","w") as f:
    f.write("hello world!")
print(f.closed)

第二段程序就使用了with...as...結(jié)構(gòu)能真，上下文管理器有隸屬于它的程序塊
當(dāng)隸屬的程序塊執(zhí)行結(jié)束時(shí)赁严，也就是語(yǔ)句不再縮進(jìn)時(shí)，上下文管理器就會(huì)自動(dòng)關(guān)閉文件
在程序中粉铐，我們調(diào)用了f.closed屬性來(lái)驗(yàn)證是否已經(jīng)關(guān)閉
通過(guò)上下文管理器疼约，我們相當(dāng)于用縮進(jìn)來(lái)表達(dá)文件對(duì)象的打開(kāi)范圍
對(duì)于復(fù)雜的程序來(lái)說(shuō)，縮進(jìn)的存在能讓程序員更清楚的意識(shí)到文件在哪些階段打開(kāi)
減少忘記關(guān)閉文件的可能性

上面的上下文管理器基于f對(duì)象的exit()特殊方法
使用上下文管理器的語(yǔ)法時(shí)蝙泼，py會(huì)在進(jìn)入程序塊之前調(diào)用文件對(duì)象的enter()方法
在結(jié)束程序塊的時(shí)候調(diào)用文件對(duì)象的exit()方法
在文件對(duì)象的exit()中程剥，有self.close()語(yǔ)句
因此，在使用上下文管理器時(shí)踱承，我們就不必用明文關(guān)閉文件了

任何定義了enter()方法和exit()的對(duì)象都可以用于上下文管理器
下面倡缠，我們自定義一個(gè)類(lèi)Vow,并定義它的enter()方法和exit()方法
因此，由Vow類(lèi)的對(duì)象可以用于上下文管理器：

class Vow(object):
    def __init__(self,text):
        self.text = text
    def __enter__(self):
        self.text = "i say:" + self.text    ＃增加前綴
        return self                         ＃返回一個(gè)對(duì)象
    def __exit__(self,exc_type,exc_value,traceback):
        self.text = self.text + "!"         ＃增加后綴
with Vow("I'm fine") as myVow:
    print(myVow.text)
    
print(myVow.text)

i say:I'm fine
i say:I'm fine!

初始化對(duì)象時(shí)茎活，對(duì)象的text屬性是"I'm fine"我們可以看到
在進(jìn)入上下文和離開(kāi)上下文時(shí)昙沦，對(duì)象調(diào)用了enter()方法和exit()方法
從而造成對(duì)象的text屬性改變

enter()返回一個(gè)對(duì)象，上下文管理器會(huì)使用這一對(duì)象作為as所指變量
我們自定義的enter()返回的是self载荔，也就是新建的Vow類(lèi)對(duì)象本身
在enter()中盾饮，我們?yōu)閠ext屬性增加了前綴"i say:"
在exit()中，我們?yōu)閠ext屬性增加后綴"!"

值得注意的是懒熙，exit()有四個(gè)參數(shù)丘损，當(dāng)程序塊中出現(xiàn)異常時(shí)
exit()參數(shù)中exc_type,exc_value,traceback用于描述異常
我們可以根據(jù)這三個(gè)參數(shù)進(jìn)行相應(yīng)的處理，如果正常運(yùn)行結(jié)束工扎，則這三個(gè)參數(shù)都是None

3.pickle包

我們能把文本存于文件徘钥，但py中最常見(jiàn)的是對(duì)象，當(dāng)程序結(jié)束或者計(jì)算機(jī)關(guān)閉時(shí)
這些存在于內(nèi)存的對(duì)象會(huì)消失肢娘，那么呈础，我們能否把對(duì)象保存在磁盤(pán)上呢

利用pickle包就可以做到這一點(diǎn)，英文里橱健，pickle是腌菜的意思
大航海時(shí)代的海員們常把蔬菜做成腌菜而钞，裝在罐頭里帶著走
py中的pickle也有類(lèi)似的意思，通過(guò)pickle包拘荡，我們可以把某個(gè)對(duì)象保存下來(lái)
再存成磁盤(pán)里的文件

實(shí)際上臼节，對(duì)象的存儲(chǔ)分為兩步，第一步，我們將對(duì)象在內(nèi)存里的數(shù)據(jù)直接抓取出來(lái)
轉(zhuǎn)換成一個(gè)有序的文本网缝，即所謂的序列化(Serialization),第二步
將文本存入文件巨税，等到需要時(shí)，我們從文件中讀出文本途凫，再放入內(nèi)存
就可以獲得原有的對(duì)象垢夹，下面是一個(gè)具體的例子
首先是第一步序列化，將內(nèi)存中的對(duì)象轉(zhuǎn)換為文本流：

import pickle
class Bird(object):
    have_feather = True
    reproduction_method = 'egg'
summer = Bird()                          ＃創(chuàng)建對(duì)象
pickle_string = pickle.dumps(summer)     ＃序列化對(duì)象

使用pickle包的dumps()方法可以將對(duì)象轉(zhuǎn)換成字符串的形式
隨后维费，我們用字節(jié)文本的存儲(chǔ)方法果元，將該字符串儲(chǔ)存在文件
繼續(xù)第二步

with open("summer.pkl","wb") as f:
    f.write(pickle_string)

上面程序故意分成了兩步，以便更好的展示整個(gè)過(guò)程
其實(shí)犀盟，我們可以使用dump()的方法而晒，一次完成兩步：

import pickle

class Bird(object):
    have_feather = True
    reproduction_method = 'egg'
summer = Bird()                 
with open("summer.pkl","wb") as f:
    pickle.dump(summer,f)         ＃有序化并保存對(duì)象

對(duì)象summer將存儲(chǔ)在文件summer.pkl中
有了這個(gè)文件，我們就可以在必要的時(shí)候讀取對(duì)象了
讀取對(duì)象與存儲(chǔ)對(duì)象的過(guò)程正好相反阅畴，首先倡怎，我們從文件中讀取文本
然后使用pickle的loads()方法，將字符串形式的文本轉(zhuǎn)換為對(duì)象
我們也可以使用pickle的load()方法贱枣，將上面兩步合并

有的時(shí)候监署，僅僅是反向恢復(fù)還不夠，對(duì)象依賴(lài)于它的類(lèi)
所以py在創(chuàng)建對(duì)象時(shí)纽哥，需要找到相應(yīng)的類(lèi)
因此當(dāng)我們從文本中讀取對(duì)象時(shí)钠乏，程序中必須已經(jīng)定義過(guò)類(lèi)
對(duì)于py總是存在的內(nèi)置類(lèi)，如列表春塌，詞典晓避，字符串等
不需要再在程序中定義，但是對(duì)于用戶(hù)自定義的類(lèi)只壳，就必須要先定義類(lèi)
然后才能在文件中載入該類(lèi)的對(duì)象
下面是一個(gè)讀取對(duì)象的例子：

import pickle

class Bird(object):
    have_feather = True
    reproduction_method = 'egg'
summer = Bird()                 
with open("summer.pkl","rb") as f:
    summer = pickle.load(f)
print(summer.have_feather)       ＃打印True