今天来聊一个被低估的 Python 标准库 - shutil 。工作中我们用 Python （尤其是写一些短小轻快的脚本）虽然经常和文件打交道，却很少用到 shutil 。但实际上， shutil 提供了比 os 模块更高级的文件操作接口，能让我们写出更 Pythonic 的代码。
从一个真实场景说起
最近在整理项目代码时，需要将散落在各处的配置文件归类到统一目录。按以往的习惯，我会这样写：
import os
# 创建目标目录
if not os.path.exists("configs"):
os.makedirs("configs")
# 移动文件
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)
这段代码能完成任务，但存在几个问题：
如果目标路径已存在同名文件会报错
不支持跨设备移动
没有保留文件的元数据(权限、时间戳等)
用 shutil 可以优雅地解决这些问题：
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)
看起来差别不大，但 shutil.move() 会：
当目标路径已存在同名文件时, shutil.move() 的行为取决于操作系统
Windows： 如果目标文件存在且正在使用，会抛出 PermissionError ；否则会静默覆盖目标文件
Unix/Linux： 会遵循操作系统的规则。如果用户有权限，会覆盖目标文件；否则抛出 PermissionError
支持跨设备移动
"跨设备"指的是在不同的文件系统或存储设备之间移动文件,比如从 C 盘移动到 D 盘、从本地磁盘移动到网络驱动器、从固态硬盘移动到 U 盘
shutil.move() 会首先尝试使用 os.rename() ，如果失败且错误是跨设备错误 errno.EXDEV ，则复制文件到目标位置，验证复制成功，最后删除源文件
保留源文件的所有元数据
shutil 常用操作详解
1. 复制文件和目录
# 复制文件
shutil.copy("source.txt", "dest.txt") # 复制文件内容
shutil.copy2("source.txt", "dest.txt") # 复制文件内容和元数据
# 复制目录
shutil.copytree("src_dir", "dst_dir") # 递归复制整个目录树
copy2() 比 copy() 多了preserving metadata 的功能，在需要保留文件属性时很有用。
2. 删除目录
# 删除目录树
shutil.rmtree("dir_to_remove") # 递归删除目录及其内容
比 os.rmdir() 强大，后者只能删除空目录。
3. 磁盘使用统计
total, used, free = shutil.disk_usage(".")
print(f"总空间: {total // (2**30)} GiB")
print(f"已使用: {used // (2**30)} GiB")
print(f"可用: {free // (2**30)} GiB")
直观地获取磁盘使用情况，免去了手动计算的麻烦。
4. 文件打包与压缩
# 创建压缩包
shutil.make_archive("backup", "zip", "source_dir") # 支持zip、tar等格式
# 解压缩
shutil.unpack_archive("backup.zip", "extract_dir")
实用脚本示例
1. 项目备份工具
import shutil
from datetime import datetime
import os
def backup_project(project_path, backup_dir="backups"):
# 创建以时间戳命名的备份文件
timestamp = datetime.now().strftime("%Y%m%d_%H%M%S")
backup_name = f"backup_{timestamp}"
# 确保备份目录存在
os.makedirs(backup_dir, exist_ok=True)
# 创建压缩包
archive_path = shutil.make_archive(
os.path.join(backup_dir, backup_name),
"zip",
project_path
)
print(f"备份完成: {archive_path}")
2. 大文件搬运工具
import shutil
import os
from pathlib import Path
def move_large_files(src_dir, dst_dir, min_size_mb=100):
"""移动大于指定大小的文件到目标目录"""
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"已移动: {file}")
except Exception as e:
print(f"移动失败 {file}: {e}")
3. 智能文件分类器
import shutil
from pathlib import Path
import mimetypes
def organize_files(directory):
"""根据文件类型自动分类文件"""
directory = Path(directory)
# 遍历所有文件
for file_path in directory.rglob("*"):
if file_path.is_file():
# 获取文件类型
mime_type, _ = mimetypes.guess_type(str(file_path))
if mime_type:
category = mime_type.split("/")[0]
# 创建分类目录
dest_dir = directory / category
dest_dir.mkdir(exist_ok=True)
# 移动文件
try:
shutil.move(str(file_path), str(dest_dir / file_path.name))
except Exception as e:
print(f"处理{file_path}时出错: {e}")
性能提示
对于大文件操作，shutil 提供了 copyfileobj() 方法，支持设置缓冲区大小：
with open("source.dat", "rb") as fsrc:
with open("dest.dat", "wb") as fdst:
shutil.copyfileobj(fsrc, fdst, length=1024*1024) # 1MB buffer
copytree() 支持多进程并行复制：
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)
文件属性操作
1. 权限和所有权
import shutil
import os
def mirror_permissions(src, dst):
# 复制权限位
shutil.copymode(src, dst)
# 复制所有权(需要root权限)
try:
shutil.chown(dst,
user=os.stat(src).st_uid,
group=os.stat(src).st_gid)
except PermissionError:
print("需要管理员权限来修改所有权")
2. 元数据复制
import shutil
import os
from datetime import datetime
def show_metadata(path):
stat = os.stat(path)
print(f"访问时间: {datetime.fromtimestamp(stat.st_atime)}")
print(f"修改时间: {datetime.fromtimestamp(stat.st_mtime)}")
print(f"创建时间: {datetime.fromtimestamp(stat.st_ctime)}")
print(f"权限: {oct(stat.st_mode)[-3:]}")
print(f"大小: {stat.st_size} bytes")
# 复制文件并保留所有元数据
src = "source.txt"
dst = "dest.txt"
shutil.copy2(src, dst)
print("源文件元数据:")
show_metadata(src)
print("\n目标文件元数据:")
show_metadata(dst)
总结
shutil 是一个设计优雅的文件操作库：
提供了比 os 模块更高级的接口
自动处理各种边界情况
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 是否已经提供了合适的工具。毕竟，"不要重复发明轮子"也是 Python 的哲学之一。
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