Python 實現文件復制和移動的高級技巧
Python文件操作是一項基礎而重要的技能。今天，我們將深入探討如何使用Python高效地復制和移動文件，不僅包括基本的用法，還將涉及到一些高級技巧，如批量處理、錯誤處理以及使用第三方庫提高效率。
基礎：使用shutil模塊
Python的shutil模塊提供了高級的文件和文件集合操作，對于文件復制和移動來說，copy()和move()是最直接的工具。
文件復制
import shutil
def copy_file(src, dst):
"""
復制單個文件。
src: 源文件路徑
dst: 目標文件路徑
"""
shutil.copy(src, dst)
print(f"文件已復制：{src} -> {dst}")
# 示例
copy_file('example.txt', 'copy_example.txt')這段代碼將example.txt復制為copy_example.txt。shutil.copy()會創建一個新的文件，其內容與源文件相同。
文件移動
def move_file(src, dst):
"""
移動文件，原位置文件不再存在。
src: 源文件路徑
dst: 目標文件路徑
"""
shutil.move(src, dst)
print(f"文件已移動：{src} -> {dst}")
# 示例
move_file('copy_example.txt', 'moved_example.txt')使用shutil.move()，源文件將被移動到目標位置，源位置的文件不再存在。
高級技巧：批量操作與錯誤處理
批量復制
當我們需要復制一個目錄下的所有文件時，可以結合os模塊進行遞歸操作。
import os
import shutil
def batch_copy(src_dir, dst_dir):
"""
批量復制目錄下的所有文件。
"""
if not os.path.exists(dst_dir):
os.makedirs(dst_dir) # 創建目標目錄
for item in os.listdir(src_dir):
s = os.path.join(src_dir, item)
d = os.path.join(dst_dir, item)
if os.path.isdir(s):
batch_copy(s, d)
else:
shutil.copy2(s, d) # 使用copy2以保持元數據
print("批量復制完成")
# 示例
batch_copy('source_folder', 'destination_folder')錯誤處理
在文件操作中，經常遇到權限問題或文件不存在的情況。使用try-except塊來優雅地處理這些情況。
def safe_copy(src, dst):
try:
shutil.copy(src, dst)
except FileNotFoundError:
print(f"錯誤：源文件 {src} 未找到。")
except PermissionError:
print("錯誤：沒有足夠的權限訪問文件。")
except Exception as e:
print(f"發生未知錯誤：{e}")
safe_copy('nonexistent_file.txt', 'destination.txt')高級技術：使用pathlib模塊
pathlib是Python 3.4及以上版本引入的，它提供了一種面向對象的方式來處理文件系統路徑。
文件復制的pathlib方式
from pathlib import Path
def pathlib_copy(src_path, dst_path):
"""
使用pathlib進行文件復制。
"""
src = Path(src_path)
dst = Path(dst_path)
dst.write_bytes(src.read_bytes()) # 直接讀取和寫入字節
print(f"使用pathlib復制：{src} -> {dst}")
# 示例
pathlib_copy('example.txt', 'pathlib_example.txt')動態路徑構建與模式匹配
pathlib還支持動態路徑構建和模式匹配，非常適合批量操作。
def find_and_copy(src_dir, pattern='*', dst_dir):
"""
在源目錄中查找匹配模式的文件并復制到目標目錄。
"""
src_path = Path(src_dir)
dst_path = Path(dst_dir)
for file in src_path.glob(pattern): # 使用glob匹配文件
dst_file = dst_path / file.name
shutil.copy(file, dst_file)
print("匹配并復制完成")
find_and_copy('source_folder', '*.txt', 'text_files_folder')實戰案例分析
假設我們需要從多個子目錄中復制所有.txt文件到一個中心位置，并且希望在復制過程中記錄每一個操作。
def organize_txt_files(root_dir, dest_dir):
root_path = Path(root_dir)
dest_path = Path(dest_dir)
dest_path.mkdir(parents=True, exist_ok=True)
log_file = open(os.path.join(dest_dir, 'operation_log.txt'), 'w')
for subdir, dirs, files in os.walk(root_dir):
for file in files:
if file.endswith('.txt'):
src_file = Path(subdir) / file
dst_file = dest_path / file
shutil.copy2(src_file, dst_file)
log_file.write(f"Copied: {src_file} to {dst_file}\n")
log_file.close()
print("文本文件整理完成，操作日志已生成。")
organize_txt_files('documents', 'central_text_repo')這個案例展示了如何結合使用os.walk()遍歷目錄樹、pathlib進行路徑操作、以及文件操作時的錯誤處理和日志記錄，體現了Python在文件管理上的靈活性和強大功能。
進階：利用多線程加速復制
在處理大量文件或大文件復制時，可以考慮使用多線程來提高效率。Python的threading模塊允許我們并行執行任務。雖然在I/O密集型任務（如文件復制）中，Python的全局解釋器鎖（GIL）可能會限制線程的真正并行，但多線程仍然可以通過減少等待時間來提升效率。
多線程文件復制示例
為了簡化，這里僅展示基本思路，實際應用可能需要更復雜的錯誤處理和線程同步機制。
import os
import shutil
import threading
from queue import Queue
def worker(q):
"""
工作線程，從隊列中取出文件路徑并復制文件。
"""
while True:
src, dst = q.get()
if src is None: # 退出信號
break
try:
shutil.copy2(src, dst)
print(f"線程復制：{src} -> {dst}")
except Exception as e:
print(f"復制失敗：{e}")
finally:
q.task_done()
def threaded_copy(files, num_threads=4):
"""
使用多線程復制文件列表。
files: 文件路徑對列表，[(src1, dst1), (src2, dst2), ...]
num_threads: 線程數量
"""
q = Queue(maxsize=0)
threads = []
for _ in range(num_threads):
t = threading.Thread(target=worker, args=(q,))
t.start()
threads.append(t)
for src, dst in files:
q.put((src, dst))
# 等待所有任務完成
q.join()
# 發出退出信號給所有線程
for _ in range(num_threads):
q.put(None)
# 等待所有線程結束
for t in threads:
t.join()
# 示例：構造文件列表
files_to_copy = [(f'source_folder/file{i}.txt', f'destination_folder/file{i}.txt') for i in range(10)]
threaded_copy(files_to_copy)注意事項
- 性能考量：多線程并不總是能顯著提高文件操作的速度，尤其是在磁盤I/O已經很慢的情況下。實際應用時，需要根據具體環境和文件大小調整線程數量。
- 資源管理：過多的線程會消耗更多的內存和CPU資源，可能導致系統響應變慢。
- 錯誤處理：在多線程環境中，錯誤處理變得更加復雜，確保有適當的異常捕獲和處理邏輯。
結語
通過本文的講解，你現在已經掌握了Python中文件復制和移動的基本及進階技巧，包括使用標準庫函數、批量操作、錯誤處理、使用pathlib模塊以及多線程加速等。這些技能不僅能幫助你處理日常的文件管理任務，也能在更復雜的應用場景中發揮重要作用。
