# 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`**。

![机械与数字的相遇](/media/editor_temp/6/dde8bc58-b467-4fe2-9370-24899d41a7bd.png)

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。

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## 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。

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## 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

```python
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。

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### 2.2 组合路径（差异最明显的部分）

```python
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。

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## 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。

| 功能 | `os.path` 方式 | `pathlib` 方式 |
|------|----------------|----------------|
| **文件名提取** | `os.path.basename(p)` | `p.name` |
| **去除扩展名的文件名** | `os.path.splitext(os.path.basename(p))[0]` | `p.stem` |
| **扩展名检查** | `os.path.splitext(p)[1]` | `p.suffix` |
| **父目录** | `os.path.dirname(p)` | `p.parent` |

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。

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## 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。

```python
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。

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## 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。

```python
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。

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### 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。

```python
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。

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### 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。

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## 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`”

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## 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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**相关文章：**

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