三、Python文件、日期和多线程
Python文件IO操作涉及文件读写操作，获取文件后缀名，修改后缀名，获取文件修改时间，压缩文件，加密文件等操作。
Python日期章节，由表示大日期的calendar, date模块，逐渐过渡到表示时间刻度更小的模块：datetime, time模块，按照此逻辑展开。
Python多线程希望透过5个小例子，帮助你对多线程模型编程本质有些更清晰的认识。
一共总结最常用的24个关于文件和时间处理模块的例子。
1 获取后缀名
import os
file_ext = os.path.splitext('./data/py/test.py')
front,ext = file_ext
In [5]: front
Out[5]: './data/py/test'
In [6]: ext
Out[6]: '.py'
2 文件读操作
import os
# 创建文件夹
def mkdir(path):
isexists = os.path.exists(path)
if not isexists:
os.mkdir(path)
# 读取文件信息
def openfile(filename):
f = open(filename)
fllist = f.read()
f.close()
return fllist # 返回读取内容
3 文件写操作
# 写入文件信息
# example1
# w写入，如果文件存在，则清空内容后写入，不存在则创建
f = open(r"./data/test.txt", "w", encoding="utf-8")
print(f.write("测试文件写入"))
f.close
# example2
# a写入，文件存在，则在文件内容后追加写入，不存在则创建
f = open(r"./data/test.txt", "a", encoding="utf-8")
print(f.write("测试文件写入"))
f.close
# example3
# with关键字系统会自动关闭文件和处理异常
with open(r"./data/test.txt", "w") as f:
f.write("hello world!")
4 路径中的文件名
In [11]: import os
...: file_ext = os.path.split('./data/py/test.py')
...: ipath,ifile = file_ext
...:
In [12]: ipath
Out[12]: './data/py'
In [13]: ifile
Out[13]: 'test.py'
5 批量修改文件后缀
批量修改文件后缀
本例子使用Python的os模块和 argparse模块，将工作目录work_dir下所有后缀名为old_ext的文件修改为后缀名为new_ext
通过本例子，大家将会大概清楚argparse模块的主要用法。
导入模块
import argparse
import os
定义脚本参数
def get_parser():
parser = argparse.ArgumentParser(
description='工作目录中文件后缀名修改')
parser.add_argument('work_dir', metavar='WORK_DIR', type=str, nargs=1,
help='修改后缀名的文件目录')
parser.add_argument('old_ext', metavar='OLD_EXT',
type=str, nargs=1, help='原来的后缀')
parser.add_argument('new_ext', metavar='NEW_EXT',
type=str, nargs=1, help='新的后缀')
return parser
后缀名批量修改
def batch_rename(work_dir, old_ext, new_ext):
"""
传递当前目录，原来后缀名，新的后缀名后，批量重命名后缀
"""
for filename in os.listdir(work_dir):
# 获取得到文件后缀
split_file = os.path.splitext(filename)
file_ext = split_file[1]
# 定位后缀名为old_ext 的文件
if old_ext == file_ext:
# 修改后文件的完整名称
newfile = split_file[0] + new_ext
# 实现重命名操作
os.rename(
os.path.join(work_dir, filename),
os.path.join(work_dir, newfile)
)
print("完成重命名")
print(os.listdir(work_dir))
实现Main
def main():
"""
main函数
"""
# 命令行参数
parser = get_parser()
args = vars(parser.parse_args())
# 从命令行参数中依次解析出参数
work_dir = args['work_dir'][0]
old_ext = args['old_ext'][0]
if old_ext[0] != '.':
old_ext = '.' + old_ext
new_ext = args['new_ext'][0]
if new_ext[0] != '.':
new_ext = '.' + new_ext
batch_rename(work_dir, old_ext, new_ext)
6 xls批量转换成xlsx
import os
def xls_to_xlsx(work_dir):
"""
传递当前目录，原来后缀名，新的后缀名后，批量重命名后缀
"""
old_ext, new_ext = '.xls', '.xlsx'
for filename in os.listdir(work_dir):
# 获取得到文件后缀
split_file = os.path.splitext(filename)
file_ext = split_file[1]
# 定位后缀名为old_ext 的文件
if old_ext == file_ext:
# 修改后文件的完整名称
newfile = split_file[0] + new_ext
# 实现重命名操作
os.rename(
os.path.join(work_dir, filename),
os.path.join(work_dir, newfile)
)
print("完成重命名")
print(os.listdir(work_dir))
xls_to_xlsx('./data')
# 输出结果：
# ['cut_words.csv', 'email_list.xlsx', 'email_test.docx', 'email_test.jpg', 'email_test.xlsx', 'geo_data.png', 'geo_data.xlsx',
'iotest.txt', 'pyside2.md', 'PySimpleGUI-4.7.1-py3-none-any.whl', 'test.txt', 'test_excel.xlsx', 'ziptest', 'ziptest.zip']
7 定制文件不同行
比较两个文件在哪些行内容不同，返回这些行的编号，行号编号从1开始。
定义统计文件行数的函数
# 统计文件个数
def statLineCnt(statfile):
print('文件名：'+statfile)
cnt = 0
with open(statfile, encoding='utf-8') as f:
while f.readline():
cnt += 1
return cnt
统计文件不同之处的子函数：
# more表示含有更多行数的文件
def diff(more, cnt, less):
difflist = []
with open(less, encoding='utf-8') as l:
with open(more, encoding='utf-8') as m:
lines = l.readlines()
for i, line in enumerate(lines):
if line.strip() != m.readline().strip():
difflist.append(i)
if cnt - i > 1:
difflist.extend(range(i + 1, cnt))
return [no+1 for no in difflist]
主函数：
# 返回的结果行号从1开始
# list表示fileA和fileB不同的行的编号
def file_diff_line_nos(fileA, fileB):
try:
cntA = statLineCnt(fileA)
cntB = statLineCnt(fileB)
if cntA > cntB:
return diff(fileA, cntA, fileB)
return diff(fileB, cntB, fileA)
except Exception as e:
print(e)
比较两个文件A和B，拿相对较短的文件去比较，过滤行后的换行符\n和空格。
暂未考虑某个文件最后可能有的多行空行等特殊情况
使用file_diff_line_nos 函数：
if __name__ == '__main__':
import os
print(os.getcwd())
'''
例子：
fileA = "'hello world!!!!''\
'nice to meet you'\
'yes'\
'no1'\
'jack'"
fileB = "'hello world!!!!''\
'nice to meet you'\
'yes' "
'''
diff = file_diff_line_nos('./testdir/a.txt', './testdir/b.txt')
print(diff) # [4, 5]
关于文件比较的，实际上，在Python中有对应模块difflib , 提供更多其他格式的文件更详细的比较，大家可参考：
https://docs.python.org/3/library/difflib.html?highlight=difflib#module-difflib
8 获取指定后缀名的文件
import os
def find_file(work_dir,extension='jpg'):
lst = []
for filename in os.listdir(work_dir):
print(filename)
splits = os.path.splitext(filename)
ext = splits[1] # 拿到扩展名
if ext == '.'+extension:
lst.append(filename)
return lst
r = find_file('.','md')
print(r) # 返回所有目录下的md文件
9 批量获取文件修改时间
# 获取目录下文件的修改时间
import os
from datetime import datetime
print(f"当前时间：{datetime.now().strftime('%Y-%m-%d %H:%M:%S')}")
def get_modify_time(indir):
for root, _, files in os.walk(indir): # 循环D:\works目录和子目录
for file in files:
absfile = os.path.join(root, file)
modtime = datetime.fromtimestamp(os.path.getmtime(absfile))
now = datetime.now()
difftime = now-modtime
if difftime.days < 20: # 条件筛选超过指定时间的文件
print(f"""{absfile}
修改时间[{modtime.strftime('%Y-%m-%d %H:%M:%S')}]
距今[{difftime.days:3d}天{difftime.seconds//3600:2d}时{difftime.seconds%3600//60:2d}]"""
) # 打印相关信息
get_modify_time('./data')
打印效果：
当前时间：2019-12-22 16:38:53
./data\cut_words.csv
修改时间[2019-12-21 10:34:15]
距今[ 1天 6时 4]
当前时间：2019-12-22 16:38:53
./data\cut_words.csv
修改时间[2019-12-21 10:34:15]
距今[ 1天 6时 4]
./data\email_test.docx
修改时间[2019-12-03 07:46:29]
距今[ 19天 8时52]
./data\email_test.jpg
修改时间[2019-12-03 07:46:29]
距今[ 19天 8时52]
./data\email_test.xlsx
修改时间[2019-12-03 07:46:29]
距今[ 19天 8时52]
./data\iotest.txt
修改时间[2019-12-13 08:23:18]
距今[ 9天 8时15]
./data\pyside2.md
修改时间[2019-12-05 08:17:22]
距今[ 17天 8时21]
./data\PySimpleGUI-4.7.1-py3-none-any.whl
修改时间[2019-12-05 00:25:47]
距今[ 17天16时13]
10 批量压缩文件
import zipfile # 导入zipfile,这个是用来做压缩和解压的Python模块；
import os
import time
def batch_zip(start_dir):
start_dir = start_dir # 要压缩的文件夹路径
file_news = start_dir + '.zip' # 压缩后文件夹的名字
z = zipfile.ZipFile(file_news, 'w', zipfile.ZIP_DEFLATED)
for dir_path, dir_names, file_names in os.walk(start_dir):
# 这一句很重要，不replace的话，就从根目录开始复制
f_path = dir_path.replace(start_dir, '')
f_path = f_path and f_path + os.sep # 实现当前文件夹以及包含的所有文件的压缩
for filename in file_names:
z.write(os.path.join(dir_path, filename), f_path + filename)
z.close()
return file_news
batch_zip('./data/ziptest')
11 32位加密
import hashlib
# 对字符串s实现32位加密
def hash_cry32(s):
m = hashlib.md5()
m.update((str(s).encode('utf-8')))
return m.hexdigest()
print(hash_cry32(1)) # c4ca4238a0b923820dcc509a6f75849b
print(hash_cry32('hello')) # 5d41402abc4b2a76b9719d911017c592
12 年的日历图
import calendar
from datetime import date
mydate = date.today()
year_calendar_str = calendar.calendar(2019)
print(f"{mydate.year}年的日历图：{year_calendar_str}\n")
打印结果：
2019
January February March
Mo Tu We Th Fr Sa Su Mo Tu We Th Fr Sa Su Mo Tu We Th Fr Sa Su
1 2 3 4 5 6 1 2 3 1 2 3
7 8 9 10 11 12 13 4 5 6 7 8 9 10 4 5 6 7 8 9 10
14 15 16 17 18 19 20 11 12 13 14 15 16 17 11 12 13 14 15 16 17
21 22 23 24 25 26 27 18 19 20 21 22 23 24 18 19 20 21 22 23 24
28 29 30 31 25 26 27 28 25 26 27 28 29 30 31
April May June
Mo Tu We Th Fr Sa Su Mo Tu We Th Fr Sa Su Mo Tu We Th Fr Sa Su
1 2 3 4 5 6 7 1 2 3 4 5 1 2
8 9 10 11 12 13 14 6 7 8 9 10 11 12 3 4 5 6 7 8 9
15 16 17 18 19 20 21 13 14 15 16 17 18 19 10 11 12 13 14 15 16
22 23 24 25 26 27 28 20 21 22 23 24 25 26 17 18 19 20 21 22 23
29 30 27 28 29 30 31 24 25 26 27 28 29 30
July August September
Mo Tu We Th Fr Sa Su Mo Tu We Th Fr Sa Su Mo Tu We Th Fr Sa Su
1 2 3 4 5 6 7 1 2 3 4 1
8 9 10 11 12 13 14 5 6 7 8 9 10 11 2 3 4 5 6 7 8
15 16 17 18 19 20 21 12 13 14 15 16 17 18 9 10 11 12 13 14 15
22 23 24 25 26 27 28 19 20 21 22 23 24 25 16 17 18 19 20 21 22
29 30 31 26 27 28 29 30 31 23 24 25 26 27 28 29
30
October November December
Mo Tu We Th Fr Sa Su Mo Tu We Th Fr Sa Su Mo Tu We Th Fr Sa Su
1 2 3 4 5 6 1 2 3 1
7 8 9 10 11 12 13 4 5 6 7 8 9 10 2 3 4 5 6 7 8
14 15 16 17 18 19 20 11 12 13 14 15 16 17 9 10 11 12 13 14 15
21 22 23 24 25 26 27 18 19 20 21 22 23 24 16 17 18 19 20 21 22
28 29 30 31 25 26 27 28 29 30 23 24 25 26 27 28 29
30 31
13 判断是否为闰年
import calendar
from datetime import date
mydate = date.today()
is_leap = calendar.isleap(mydate.year)
print_leap_str = "%s年是闰年" if is_leap else "%s年不是闰年\n"
print(print_leap_str % mydate.year)
打印结果：
2019年不是闰年
3 月的日历图
import calendar
from datetime import date
mydate = date.today()
month_calendar_str = calendar.month(mydate.year, mydate.month)
print(f"{mydate.year}年-{mydate.month}月的日历图：{month_calendar_str}\n")
打印结果：
December 2019
Mo Tu We Th Fr Sa Su
1
2 3 4 5 6 7 8
9 10 11 12 13 14 15
16 17 18 19 20 21 22
23 24 25 26 27 28 29
30 31
14 月有几天
import calendar
from datetime import date
mydate = date.today()
weekday, days = calendar.monthrange(mydate.year, mydate.month)
print(f'{mydate.year}年-{mydate.month}月的第一天是那一周的第{weekday}天\n')
print(f'{mydate.year}年-{mydate.month}月共有{days}天\n')
打印结果：
2019年-12月的第一天是那一周的第6天
2019年-12月共有31天
15 月第一天
from datetime import date
mydate = date.today()
month_first_day = date(mydate.year, mydate.month, 1)
print(f"当月第一天:{month_first_day}\n")
打印结果：
当月第一天:2019-12-01
16 月最后一天
from datetime import date
import calendar
mydate = date.today()
_, days = calendar.monthrange(mydate.year, mydate.month)
month_last_day = date(mydate.year, mydate.month, days)
print(f"当月最后一天:{month_last_day}\n")
打印结果：
当月最后一天:2019-12-31
17 获取当前时间
from datetime import date, datetime
from time import localtime
today_date = date.today()
print(today_date) # 2019-12-22
today_time = datetime.today()
print(today_time) # 2019-12-22 18:02:33.398894
local_time = localtime()
print(strftime("%Y-%m-%d %H:%M:%S", local_time)) # 转化为定制的格式 2019-12-22 18:13:41
18 字符时间转时间
from time import strptime
# parse str time to struct time
struct_time = strptime('2019-12-22 10:10:08', "%Y-%m-%d %H:%M:%S")
print(struct_time) # struct_time类型就是time中的一个类
# time.struct_time(tm_year=2019, tm_mon=12, tm_mday=22, tm_hour=10, tm_min=10, tm_sec=8, tm_wday=6, tm_yday=356, tm_isdst=-1)
19 时间转字符时间
from time import strftime, strptime, localtime
In [2]: print(localtime()) #这是输入的时间
Out[2]: time.struct_time(tm_year=2019, tm_mon=12, tm_mday=22, tm_hour=18, tm_min=24, tm_sec=56, tm_wday=6, tm_yday=356, tm_isdst=0)
print(strftime("%m-%d-%Y %H:%M:%S", localtime())) # 转化为定制的格式
# 这是字符串表示的时间： 12-22-2019 18:26:21
20 默认启动主线程
一般的，程序默认执行只在一个线程，这个线程称为主线程，例子演示如下：
导入线程相关的模块 threading:
import threading
threading的类方法 current_thread()返回当前线程：
t = threading.current_thread()
print(t) # <_MainThread(MainThread, started 139908235814720)>
所以，验证了程序默认是在MainThead中执行。
t.getName()获得这个线程的名字，其他常用方法，getName()获得线程id,isAlive()判断线程是否存活等。
print(t.getName()) # MainThread
print(t.ident) # 139908235814720
print(t.isAlive()) # True
以上这些仅是介绍多线程的背景知识，因为到目前为止，我们有且仅有一个"干活"的主线程
21 创建线程
创建一个线程：
my_thread = threading.Thread()
创建一个名称为my_thread的线程：
my_thread = threading.Thread(name='my_thread')
创建线程的目的是告诉它帮助我们做些什么，做些什么通过参数target传入，参数类型为callable，函数就是可调用的：
def print_i(i):
print('打印i:%d'%(i,))
my_thread = threading.Thread(target=print_i,args=(1,))
my_thread线程已经全副武装，但是我们得按下发射按钮，启动start()，它才开始真正起飞。
my_thread().start()
打印结果如下，其中args指定函数print_i需要的参数i，类型为元祖。
打印i:1
至此，多线程相关的核心知识点，已经总结完毕。但是，仅仅知道这些，还不够！光纸上谈兵，当然远远不够。
接下来，聊聊应用多线程编程，最本质的一些东西。
3 交替获得CPU时间片
为了更好解释，假定计算机是单核的，尽管对于cpython，这个假定有些多余。
开辟3个线程，装到threads中:
import time
from datetime import datetime
import threading
def print_time():
for _ in range(5): # 在每个线程中打印5次
time.sleep(0.1) # 模拟打印前的相关处理逻辑
print('当前线程%s,打印结束时间为:%s'%(threading.current_thread().getName(),datetime.today()))
threads = [threading.Thread(name='t%d'%(i,),target=print_time) for i in range(3)]
启动3个线程：
[t.start() for t in threads]
打印结果如下，t0,t1,t2三个线程，根据操作系统的调度算法，轮询获得CPU时间片，注意观察，t2线程可能被连续调度，从而获得时间片。
当前线程t0,打印结束时间为:2020-01-12 02:27:15.705235
当前线程t1,打印结束时间为:2020-01-12 02:27:15.705402
当前线程t2,打印结束时间为:2020-01-12 02:27:15.705687
当前线程t0,打印结束时间为:2020-01-12 02:27:15.805767
当前线程t1,打印结束时间为:2020-01-12 02:27:15.805886
当前线程t2,打印结束时间为:2020-01-12 02:27:15.806044
当前线程t0,打印结束时间为:2020-01-12 02:27:15.906200
当前线程t2,打印结束时间为:2020-01-12 02:27:15.906320
当前线程t1,打印结束时间为:2020-01-12 02:27:15.906433
当前线程t0,打印结束时间为:2020-01-12 02:27:16.006581
当前线程t1,打印结束时间为:2020-01-12 02:27:16.006766
当前线程t2,打印结束时间为:2020-01-12 02:27:16.007006
当前线程t2,打印结束时间为:2020-01-12 02:27:16.107564
当前线程t0,打印结束时间为:2020-01-12 02:27:16.107290
当前线程t1,打印结束时间为:2020-01-12 02:27:16.107741
22 多线程抢夺同一个变量
多线程编程，存在抢夺同一个变量的问题。
比如下面例子，创建的10个线程同时竞争全局变量a:
import threading
a = 0
def add1():
global a
a += 1
print('%s adds a to 1: %d'%(threading.current_thread().getName(),a))
threads = [threading.Thread(name='t%d'%(i,),target=add1) for i in range(10)]
[t.start() for t in threads]
执行结果：
t0 adds a to 1: 1
t1 adds a to 1: 2
t2 adds a to 1: 3
t3 adds a to 1: 4
t4 adds a to 1: 5
t5 adds a to 1: 6
t6 adds a to 1: 7
t7 adds a to 1: 8
t8 adds a to 1: 9
t9 adds a to 1: 10
结果一切正常，每个线程执行一次，把a的值加1，最后a 变为10，一切正常。
运行上面代码十几遍，一切也都正常。
所以，我们能下结论：这段代码是线程安全的吗？
NO！
多线程中，只要存在同时读取和修改一个全局变量的情况，如果不采取其他措施，就一定不是线程安全的。
尽管，有时，某些情况的资源竞争，暴露出问题的概率极低极低：
本例中，如果线程0 在修改a后，其他某些线程还是get到的是没有修改前的值，就会暴露问题。
但是在本例中，a = a + 1这种修改操作，花费的时间太短了，短到我们无法想象。所以，线程间轮询执行时，都能get到最新的a值。所以，暴露问题的概率就变得微乎其微。
23 代码稍作改动，叫问题暴露出来
只要弄明白问题暴露的原因，叫问题出现还是不困难的。
想象数据库的写入操作，一般需要耗费我们可以感知的时间。
为了模拟这个写入动作，简化期间，我们只需要延长修改变量a的时间，问题很容易就会还原出来。
import threading
import time
a = 0
def add1():
global a
tmp = a + 1
time.sleep(0.2) # 延时0.2秒，模拟写入所需时间
a = tmp
print('%s adds a to 1: %d'%(threading.current_thread().getName(),a))
threads = [threading.Thread(name='t%d'%(i,),target=add1) for i in range(10)]
[t.start() for t in threads]
重新运行代码，只需一次，问题立马完全暴露，结果如下：
t0 adds a to 1: 1
t1 adds a to 1: 1
t2 adds a to 1: 1
t3 adds a to 1: 1
t4 adds a to 1: 1
t5 adds a to 1: 1
t7 adds a to 1: 1
t6 adds a to 1: 1
t8 adds a to 1: 1
t9 adds a to 1: 1
看到，10个线程全部运行后，a的值只相当于一个线程执行的结果。
下面分析，为什么会出现上面的结果：
这是一个很有说服力的例子，因为在修改a前，有0.2秒的休眠时间，某个线程延时后，CPU立即分配计算资源给其他线程。直到分配给所有线程后，根据结果反映出，0.2秒的休眠时长还没耗尽，这样每个线程get到的a值都是0，所以才出现上面的结果。
以上最核心的三行代码：
tmp = a + 1
time.sleep(0.2) # 延时0.2秒，模拟写入所需时间
a = tmp
24 加上一把锁，避免以上情况出现
知道问题出现的原因后，要想修复问题，也没那么复杂。
通过python中提供的锁机制，某段代码只能单线程执行时，上锁，其他线程等待，直到释放锁后，其他线程再争锁，执行代码，释放锁，重复以上。
创建一把锁locka:
import threading
import time
locka = threading.Lock()
通过 locka.acquire() 获得锁，通过locka.release()释放锁，它们之间的这些代码，只能单线程执行。
a = 0
def add1():
global a
try:
locka.acquire() # 获得锁
tmp = a + 1
time.sleep(0.2) # 延时0.2秒，模拟写入所需时间
a = tmp
finally:
locka.release() # 释放锁
print('%s adds a to 1: %d'%(threading.current_thread().getName(),a))
threads = [threading.Thread(name='t%d'%(i,),target=add1) for i in range(10)]
[t.start() for t in threads]
执行结果如下：
t0 adds a to 1: 1
t1 adds a to 1: 2
t2 adds a to 1: 3
t3 adds a to 1: 4
t4 adds a to 1: 5
t5 adds a to 1: 6
t6 adds a to 1: 7
t7 adds a to 1: 8
t8 adds a to 1: 9
t9 adds a to 1: 10
一起正常，其实这已经是单线程顺序执行了，就本例子而言，已经失去多线程的价值，并且还带来了因为线程创建开销，浪费时间的副作用。
程序中只有一把锁，通过 try...finally还能确保不发生死锁。但是，当程序中启用多把锁，还是很容易发生死锁。
注意使用场合，避免死锁，是我们在使用多线程开发时需要注意的一些问题。