Shutil 標準庫： Python 文件操作的萬用刀
作者：piperliu
今天來聊一個被低估的 Python 標準庫 - shutil 。工作中我們用 Python （尤其是寫一些短小輕快的腳本）雖然經常和文件打交道，卻很少用到 shutil 。但實際上， shutil 提供了比 os 模塊更高級的文件操作接口，能讓我們寫出更 Pythonic 的代碼。
今天來聊一個被低估的 Python 標準庫 - shutil 。工作中我們用 Python （尤其是寫一些短小輕快的腳本）雖然經常和文件打交道，卻很少用到 shutil 。但實際上， shutil 提供了比 os 模塊更高級的文件操作接口，能讓我們寫出更 Pythonic 的代碼。
從一個真實場景說起
最近在整理項目代碼時，需要將散落在各處的配置文件歸類到統一目錄。按以往的習慣，我會這樣寫：
import os
# 創建目標目錄
if not os.path.exists("configs"):
os.makedirs("configs")
# 移動文件
for root, dirs, files in os.walk("."):
for file in files:
if file.endswith(".conf"):
src = os.path.join(root, file)
dst = os.path.join("configs", file)
os.rename(src, dst)這段代碼能完成任務，但存在幾個問題：
- 如果目標路徑已存在同名文件會報錯
- 不支持跨設備移動
- 沒有保留文件的元數據(權限、時間戳等)
用 shutil 可以優雅地解決這些問題：
import shutil
import os
os.makedirs("configs", exist_ok=True)
for root, dirs, files in os.walk("."):
for file in files:
if file.endswith(".conf"):
src = os.path.join(root, file)
dst = os.path.join("configs", file)
shutil.move(src, dst)看起來差別不大，但 shutil.move() 會：
當目標路徑已存在同名文件時, shutil.move() 的行為取決于操作系統
- Windows：如果目標文件存在且正在使用，會拋出 PermissionError ；否則會靜默覆蓋目標文件
- Unix/Linux：會遵循操作系統的規則。如果用戶有權限，會覆蓋目標文件；否則拋出 PermissionError
支持跨設備移動
"跨設備"指的是在不同的文件系統或存儲設備之間移動文件,比如從 C 盤移動到 D 盤、從本地磁盤移動到網絡驅動器、從固態硬盤移動到 U 盤。
shutil.move() 會首先嘗試使用 os.rename() ，如果失敗且錯誤是跨設備錯誤 errno.EXDEV ，則復制文件到目標位置，驗證復制成功，最后刪除源文件。
保留源文件的所有元數據。
shutil 常用操作詳解
1. 復制文件和目錄
# 復制文件
shutil.copy("source.txt", "dest.txt") # 復制文件內容
shutil.copy2("source.txt", "dest.txt") # 復制文件內容和元數據
# 復制目錄
shutil.copytree("src_dir", "dst_dir") # 遞歸復制整個目錄樹copy2() 比 copy() 多了preserving metadata 的功能，在需要保留文件屬性時很有用。
2. 刪除目錄
# 刪除目錄樹
shutil.rmtree("dir_to_remove") # 遞歸刪除目錄及其內容比 os.rmdir() 強大，后者只能刪除空目錄。
3. 磁盤使用統計
total, used, free = shutil.disk_usage(".")
print(f"總空間: {total // (2**30)} GiB")
print(f"已使用: {used // (2**30)} GiB")
print(f"可用: {free // (2**30)} GiB")直觀地獲取磁盤使用情況，免去了手動計算的麻煩。
4. 文件打包與壓縮
# 創建壓縮包
shutil.make_archive("backup", "zip", "source_dir") # 支持zip、tar等格式
# 解壓縮
shutil.unpack_archive("backup.zip", "extract_dir")實用腳本示例
1. 項目備份工具
import shutil
from datetime import datetime
import os
def backup_project(project_path, backup_dir="backups"):
# 創建以時間戳命名的備份文件
timestamp = datetime.now().strftime("%Y%m%d_%H%M%S")
backup_name = f"backup_{timestamp}"
# 確保備份目錄存在
os.makedirs(backup_dir, exist_ok=True)
# 創建壓縮包
archive_path = shutil.make_archive(
os.path.join(backup_dir, backup_name),
"zip",
project_path
)
print(f"備份完成: {archive_path}")2. 大文件搬運工具
import shutil
import os
from pathlib import Path
def move_large_files(src_dir, dst_dir, min_size_mb=100):
"""移動大于指定大小的文件到目標目錄"""
dst_path = Path(dst_dir)
dst_path.mkdir(exist_ok=True)
for root, _, files in os.walk(src_dir):
for file in files:
file_path = Path(root) / file
if file_path.stat().st_size > min_size_mb * 1024 * 1024:
try:
shutil.move(str(file_path), dst_path / file)
print(f"已移動: {file}")
except Exception as e:
print(f"移動失敗 {file}: {e}")3. 智能文件分類器
import shutil
from pathlib import Path
import mimetypes
def organize_files(directory):
"""根據文件類型自動分類文件"""
directory = Path(directory)
# 遍歷所有文件
for file_path in directory.rglob("*"):
if file_path.is_file():
# 獲取文件類型
mime_type, _ = mimetypes.guess_type(str(file_path))
if mime_type:
category = mime_type.split("/")[0]
# 創建分類目錄
dest_dir = directory / category
dest_dir.mkdir(exist_ok=True)
# 移動文件
try:
shutil.move(str(file_path), str(dest_dir / file_path.name))
except Exception as e:
print(f"處理{file_path}時出錯: {e}")性能提示
對于大文件操作，shutil 提供了 copyfileobj() 方法，支持設置緩沖區大小：
with open("source.dat", "rb") as fsrc:
with open("dest.dat", "wb") as fdst:
shutil.copyfileobj(fsrc, fdst, length=1024*1024) # 1MB buffercopytree() 支持多進程并行復制：
from multiprocessing import Pool
def copy_with_progress(src, dst):
shutil.copy2(src, dst)
return dst
with Pool(processes=4) as pool:
shutil.copytree("src_dir", "dst_dir", copy_function=pool.map)文件屬性操作
1. 權限和所有權
import shutil
import os
def mirror_permissions(src, dst):
# 復制權限位
shutil.copymode(src, dst)
# 復制所有權(需要root權限)
try:
shutil.chown(dst,
user=os.stat(src).st_uid,
group=os.stat(src).st_gid)
except PermissionError:
print("需要管理員權限來修改所有權")2. 元數據復制
import shutil
import os
from datetime import datetime
def show_metadata(path):
stat = os.stat(path)
print(f"訪問時間: {datetime.fromtimestamp(stat.st_atime)}")
print(f"修改時間: {datetime.fromtimestamp(stat.st_mtime)}")
print(f"創建時間: {datetime.fromtimestamp(stat.st_ctime)}")
print(f"權限: {oct(stat.st_mode)[-3:]}")
print(f"大小: {stat.st_size} bytes")
# 復制文件并保留所有元數據
src = "source.txt"
dst = "dest.txt"
shutil.copy2(src, dst)
print("源文件元數據:")
show_metadata(src)
print("\n目標文件元數據:")
show_metadata(dst)總結
shutil 是一個設計優雅的文件操作庫：
- 提供了比 os 模塊更高級的接口
- 自動處理各種邊界情況
- 保持了 Python "batteries included" 的理念
下次遇到文件操作需求，不妨先看看 shutil 是否已經提供了合適的工具。畢竟，"不要重復發明輪子"也是 Python 的哲學之一。
責任編輯：姜華
來源：
Piper蛋窩
