Python入门(13)——文件和异常

在开发中经常要对数据进行持久化操作，实现数据持久化最直接的方式就是将数据保存到文件中。在 Python 中实现文件的读写操作非常简单，通过 Python 内置的函数，就可以获得操作文件的对象，从而对文件进行读写操作。

读取文件

首先，我们通过一个例子来看看如何使用Python内置的 open() 函数读取文件。在项目目录下创建一个文件，文件内容为字母表，文件名为 alphabet.txt 。

alphabet.txt内容

abcdefg
hijklmn
opq rst
uvw xyz

if __name__ == '__main__':
    with open('alphabet.txt') as f:
        contents = f.read()
    print(contents)

运行结果如下，控制台打印出了文件的内容。

abcdefg
hijklmn
opq rst
uvw xyz

在这个程序中， with 关键字在不再需要访问文件后将文件关闭，当然，也可以调用 open() 和 close() 方法打开和关闭文件，但我比较推荐使用 with 关键字，因为 with 子句体结束后，文件会正确关闭，即便触发异常也可以。 open() 函数的作用是打开文件，它接收了一个要打开的文件名的参数，Python 在当前目录下查找指定的文件，如果查不到此文件，则会报错。在这个例子中，我们已经提前新建了文件，运行此程序时，Python 在当前执行的文件所在的目录下查找 alphabet.txt，并返回了一个文件对象，将这个对象赋给 f 供我们使用。调用 read() 方法读取了这个文件的所有内容，并将其作为一个字符串赋值给 contents 变量，最后打印出这个变量的内容。

read(size) 函数有指定读取的内容长度参数 size 。当省略参数或参数为负数时，读取并返回整个文件的内容。其他情况下，读取并返回最多 size 个字符（文本模式）或 size 个字节（二进制模式）。

在 Python 中，open() 函数的定义一共有 7 个参数。

open(file, mode='r', buffering=None, encoding=None, errors=None, newline=None, closefd=True)

但常用的参数就两个，文件（file）和模式（mode）。参数 file 是文件名字符串，如果文件在其他位置，可以使用相对路径或者绝对路径表示文件位置。参数 mode 是包含描述文件使用方式字符的字符串。模式字符串有以下几种：

字符	描述
r	只读模式 (默认)
w	打开文件只用于写入，即原有内容删除，从开头开始写入
x	新建文件用于写入
a	如果文件存在，打开并追加内容到文件尾；如果文件不存在，创建新文件写入文件
b	二进制模式
t	文本模式 (默认)
+	打开文件进行更新 (可读可写)

在实际开发过程中，经常遇到要打开的文件不存在的情况，导致 Python 报错。为此，可以使用 Python 中的异常处理方法，使用 try-except 代码块处理异常。下面的例子演示了如何编写文件不存在时的异常处理。

if __name__ == '__main__':
    try:
        with open('a.txt') as f:
            contents = f.read()
    except FileNotFoundError:
        print('The file does not exist.')
    else:
        print(contents)

因为当前执行文件目录下没有 a.txt 文件，所以会执行 FileNotFoundError 的异常处理，在控制台打印出 The file does not exist. 文本信息。 else 代码块放的是 try 代码块成功执行后需要继续执行的语句。

readline() 函数可以读取文件中单行内容。

if __name__ == '__main__':
    try:
        with open('alphabet.txt') as f:
            line1 = f.readline()
            line2 = f.readline()
    except FileNotFoundError:
        print('The file does not exist.')
    else:
        print(line2)
        print(line1)

控制台输出如下

hijklmn

abcdefg

我们发现，在每打印一行后面还会再打印一行空行。这是因为在这个文件中，每行的行末都有一个看不见的换行符，并且调用 print() 函数时也会打印出一个换行符，因此才出现了这种情况。为此可以修改一下代码，删除这些多余的空白行。

if __name__ == '__main__':
    try:
        with open('alphabet.txt') as f:
            line1 = f.readline()
            line2 = f.readline()
    except FileNotFoundError:
        print('The file does not exist.')
    else:
        print(line2.rstrip())
        print(line1.rstrip())

控制台输出如下

hijklmn
abcdefg

写入文件

在 Python 中写入文件的方法也很简单，只需要调用 write() 函数即可。

if __name__ == '__main__':
    number = '1, 2, 3, 4, 5'
    try:
        with open('numbers.txt', 'w') as f:
            f.write(number)
    except FileNotFoundError:
        print('The file does not exist.')
    else:
        print('writing succeed!')

执行完程序便可在目录下看到有新的文件 numbers.txt。

使用JSON文件存储数据

在 Python 中，如果想要把嵌套列表、字典等复杂数据类型保存到文件中，使用上面所讲的方法非常麻烦。为此，我们可以使用 json 模块，把内容以字符串形式保存成 json 文件。

import json

if __name__ == '__main__':
    dict = {
        'name': 'Caizi',
        'age': 18,
        'friends': [
            {'name': 'John', 'age': 19},
            {'name': 'Mary', 'age': 20}
        ]
    }
    try:
        with open('dict.json', 'w') as fs:
            json.dump(dict, fs)
    except IOError as e:
        print(e)
    print('success!')

其中， dump() 方法接收两个参数，第一个参数是要存储的数据，第二个参数是用于存储数据的文件对象。运行后得到的 dict.json 文件。

{"name": "Caizi", "age": 18, "friends": [{"name": "John", "age": 19}, {"name": "Mary", "age": 20}]}

要读取 json 文件，使用 load() 方法即可。

import json

if __name__ == '__main__':
    try:
        with open('dict.json') as fs:
            dict = json.load(fs)
    except IOError as e:
        print(e)
    print(dict)

执行后获取到了 dict.json 文件内容。

{'name': 'Caizi', 'age': 18, 'friends': [{'name': 'John', 'age': 19}, {'name': 'Mary', 'age': 20}]}

当然，操作文件对象还有一些方法，但平时不常使用，所以在此不提及这些方法。