Какие существуют виды файловых объектов в Python?

В Python файловые объекты представляются разными типами в зависимости от режима открытия файла и используемых библиотек (например, gzip, bz2). Основные виды:

• Текстовые файловые объекты: Открываются в текстовом режиме ('r', 'w', 'a', 'x', с префиксом t).

  • Содержимое читается и записывается как строки (типа str).
  • Происходит автоматическое кодирование/декодирование между строками и байтами, используя указанную кодировку (по умолчанию UTF-8).
  • Работают с переводом строк (автоматически конвертируют универсальные переводы строк в специфичные для ОС).
  • Включают буферизацию.
  • Представлены классом io.TextIOBase и его наследниками, например, io.TextIOWrapper.

  # Пример открытия текстового файла
  with open('example.txt', 'r', encoding='utf-8') as f:
      content = f.read()
  # content - это строка (str)
  

• Бинарные файловые объекты: Открываются в бинарном режиме ('rb', 'wb', 'ab', 'xb', с префиксом b).

  • Содержимое читается и записывается как байты (типа bytes).
  • Не выполняют кодирование/декодирование.
  • Не работают с переводом строк.
  • Включают буферизацию.
  • Представлены классом io.BytesIOBase и его наследниками, например, io.BufferedReader, io.BufferedWriter.

  # Пример открытия бинарного файла
  with open('image.png', 'rb') as f:
      data = f.read()
  # data - это байты (bytes)
  

• "Сырые" файловые объекты: Самый низкий уровень работы с файлом.

  • Открываются с отключенной буферизацией (buffering=0) или как базовый слой для буферизованных объектов.
  • Работают напрямую с операционной системой.
  • Не предоставляют высокоуровневых методов для чтения/записи как текстовые/бинарные объекты.
  • Представлены классом io.RawIOBase и его наследниками, например, io.FileIO.

  # Пример открытия файла на "сыром" уровне (редко используется напрямую)
  import io
  with open('raw_data.bin', 'rb', buffering=0) as f:
      raw_object = f # f является экземпляром io.FileIO
      # Чтение на этом уровне требует явного управления буферами
  

• Буферизованные файловые объекты: Обертки над "сырыми" объектами для повышения производительности, минимизируя вызовы системных функций.

  • Существуют для бинарных данных: io.BufferedReader (для чтения), io.BufferedWriter (для записи), io.BufferedRWPair (для чтения/записи), io.BufferedRandom (для позиционирования).
  • Используются автоматически при открытии бинарных файлов в обычном режиме (buffering > 0).

  # При открытии 'rb' фактически получаем Buffered Random обертку над FileIO
  with open('buffered.bin', 'rb') as f:
      # f is an instance of io.BufferedReader
      pass
  

• Объекты из библиотеки gzip: Позволяют работать со сжатыми gzip-файлами.

  • Предоставляют интерфейс, похожий на стандартные файловые объекты.
  • Могут работать как в текстовом, так и в бинарном режиме.
  • При чтении автоматически декомпрессируют, при записи - компрессируют.
  • Представлены классом gzip.GzipFile.

  import gzip
  # Открытие gzip-файла в текстовом режиме
  with gzip.open('file.gz', 'rt', encoding='utf-8') as f:
      content = f.read()
  # Открытие gzip-файла в бинарном режиме
  with gzip.open('data.gz', 'rb') as f:
      data = f.read()
  

• Объекты из библиотеки bz2: Аналогично gzip, но для сжатия по алгоритму BZ2.

  • Представлены классом bz2.BZ2File.

  import bz2
  # Открытие bz2-файла в текстовом режиме
  with bz2.open('data.bz2', 'rt', encoding='utf-8') as f:
      content = f.read()
  

Объекты из модулей io, gzip, bz2 часто реализуют протокол файлового объекта, предоставляя стандартные методы (read(), write(), close(), seek(), readline(), readlines(), flush(), tell(), etc.).