1. IO编程
1.1 基本概念
程序在内存中运行，由CPU执行。数据流向内存的过程称为Input（输入），数据从内存流出的过程称为Output（输出）。
1.2 速度匹配问题
由于CPU和内存的执行速度远高于外设（如硬盘、网络），存在速度不匹配的问题，这导致了两种不同的IO处理方式：
同步IO：顺序执行，等待IO操作完成后再继续
异步IO：非阻塞执行，性能更高但编程模型复杂
- 回调模式：类似服务员主动通知汉堡已做好
- 轮询模式：类似短信通知，需要主动查询状态
2. 文件读写操作
文件操作基础
操作系统不允许普通程序直接操作磁盘，编程语言通过封装操作系统接口来实现文件访问。
文件打开与关闭
# 基本文件操作
f = open(file_name, mode) # 打开文件，返回文件对象
常用mode参数：
r：读取模式w：写入模式a：追加模式b：二进制模式t：文本模式
2.3 安全的文件操作
由于文件读写可能出现IOError，需要确保文件正确关闭：
传统方式（繁琐）：
try:
f = open('test.txt', 'r')
# 文件操作
finally:
if f:
f.close()
推荐方式（使用with语句）：
with open('test.txt', 'r') as f:
print(f.read()) # 自动执行close()
2.4 文件读取方法比较
| 方法 | 特点 | 适用场景 |
|---|---|---|
read() | 一次性读取所有内容 | 小文件 |
readline() | 一次读取一行 | 大文件逐行处理 |
readlines() | 读取所有行，返回列表 | 配置文件读取 |
read(size) | 读取指定长度数据 | 不确定文件大小 |
注意：read()方法会移动文件指针，第二次读取可能为空。
2.5 文件编码处理
# 读取非UTF-8编码文件
with open('file.txt', 'r', encoding='gbk') as f:
content = f.read()
# 读取二进制文件
with open('video.mp4', 'rb') as f:
data = f.read()
2.6 文件写入机制
文件写入时，操作系统采用缓冲区机制：
- 数据先写入内存缓冲区
- 缓冲区满、调用
close()或程序退出时，数据才写入磁盘 - 使用
with语句可避免数据丢失
with open('test.txt', 'w') as f:
f.write('hello world')
3. 内存读写操作
3.1 StringIO：内存字符串操作
from io import StringIO
f = StringIO('')
f.write('hello')
f.write(' ')
f.write('world')
print(f.getvalue()) # 输出：hello world
3.2 BytesIO：内存二进制数据操作
from io import BytesIO
f = BytesIO()
f.write('中文'.encode('utf-8'))
print(f.getvalue()) # 输出二进制数据
4. 文件与目录管理
Python的os模块提供了丰富的文件和目录操作功能：
4.1 环境变量操作
import os
# 获取系统环境变量
env_vars = os.environ
# 获取特定环境变量
path = os.environ.get('PATH')
4.2 注意事项
os模块的函数与操作系统相关（如Windows没有uname）- 文件目录操作函数分布在
os和os.path模块中
5. 最佳实践总结
- 始终使用with语句：确保文件正确关闭，避免资源泄漏
- 按需选择读取方法：根据文件大小选择合适的数据读取方式
- 正确处理编码：明确指定文件编码，避免乱码问题
- 利用内存操作：对于临时数据，使用StringIO/BytesIO提高效率
- 考虑跨平台兼容性：使用os模块时注意操作系统差异
