[Python标准库 -1] 文件系统与OS环境掌握：pathlib vs os [ r1 ]

文件系统与OS环境掌握：pathlib vs os

系列 02 – 用Python自由操控文件夹与文件

在编写程序时，创建文件、移动文件夹、检查路径等操作不可或缺。Python为此提供了两种“答案”。 一种是优雅处理路径的 pathlib，另一种是控制Python程序所运行的 操作系统（OS）环境 的 os。

如果把 pathlib 视为路径处理的明星，os 则更像后台的总监，负责灯光、音响、入口等一切。与其抛弃其中之一，不如根据角色合理搭配使用。

1. os 与 pathlib 有何区别？

Python 3.4 起引入 pathlib，路径处理方式大为改进。

• os / os.path
• 以 字符串 处理路径。
• 函数式风格，组合链长时会出现 os.path.join()、basename()、splitext() 等多次调用。

• 同时处理 OS功能（环境变量、进程、权限等）。

• pathlib

• 以 对象（Path） 处理路径。
• 通过 / 运算符组合、方法链调用，代码更短、更直观。
• 在文件/目录遍历、扩展名处理等“路径工作”上更为便捷。

2. 必要操作代码对比

2.1 查看当前工作目录并创建文件夹

import os
from pathlib import Path

# os 方式
current_os = os.getcwd()
if not os.path.exists("test_os"):
    os.makedirs("test_os")

# pathlib 方式
current_pl = Path.cwd()
Path("test_pl").mkdir(exist_ok=True)

提示：若代码中路径频繁出现，pathlib 更利于维护。

2.2 组合路径（差异最明显的部分）

import os
from pathlib import Path

# os 方式
path_os = os.path.join("usr", "bin", "python")

# pathlib 方式（斜杠运算符）
path_pl = Path("usr") / "bin" / "python"

路径组合越多，pathlib 的可读性更高。

3. 推荐使用 pathlib 的原因：路径对象的力量

pathlib 的优势不仅限于“组合”。获取文件信息时差异更为明显。

这些细小的路径处理在项目中不断累积，统一使用 pathlib 能让团队代码更整洁。

4. 实战示例：查找特定扩展名的文件

在项目文件夹中查找所有 .txt 文件并列出。

from pathlib import Path

base_path = Path.cwd()
txt_files = list(base_path.rglob("*.txt"))  # 包含子文件夹的递归搜索

for file in txt_files:
    print(f"文件名: {file.name}, 绝对路径: {file.resolve()}")

只需一行 rglob()，递归搜索完成。pathlib 在“文件查找”方面表现卓越。

5. os 的强项：操作系统环境控制

从这里开始，平衡才是关键。 pathlib 是路径专家，但 OS 本身的操作 则是 os 的领域。

5.1 读取/写入环境变量（部署、安全、配置核心）

环境差异导致配置往往放在环境变量中。

import os

# 读取
db_url = os.environ.get("DATABASE_URL", "sqlite:///local.db")

# 写入（仅对当前进程有效）
os.environ["APP_ENV"] = "production"

如 API 密钥、运行模式、日志级别、功能开关等，属于 os 的范畴。

5.2 进程/命令执行：让 OS 执行任务

外部命令或进程管理最终还是 OS 功能。 os 提供低级接口，实际更常用的是 subprocess，但两者都属于 OS 控制。

import os

# 简单执行（返回退出码）
exit_code = os.system("echo hello")
print(exit_code)

更细粒度的进程控制（启动/替换/分叉等）也在 os 里。

5.3 权限、用户、工作目录等“环境本身”

• 权限更改（Unix 系统）：os.chmod()
• 更改工作目录：os.chdir()
• 进程/用户信息：os.getpid() 等

这些功能 pathlib 无法替代，真正属于 os 的专属领域。

6. 结论：让 pathlib 与 os 分工合作

• 路径操作 / 文件搜索 / 文件名处理 → pathlib 更易读、易维护。
• 环境变量 / 进程 / 权限 / OS 功能 → os 专属。

最佳实践是：

• “路径尽量用 Path 处理”
• “需要与 OS 对话时使用 os”

7. 小结

• pathlib 大幅提升文件系统代码的可读性与可靠性。
• os 超越路径，控制 Python 所在的操作系统环境。
• 正确答案不是“选其一”，而是 pathlib + os 的组合。

一句话总结：路径/文件工作用 pathlib，OS 环境控制用 os。

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