Python實現高效複製文件的方法

在日常工作或生活中，我們常常需要複製大量的文件，比如備份文件、數據文件以及影音文件等。如果僅僅使用計算機自帶的文件複製工具，可能會很慢，當遇到大量文件或者大文件的時候，甚至導致電腦死機。Python提供了豐富的文件操作模塊，多線程處理、內存映射和文件緩衝等技巧可以使文件複製變得更加高效。

一、選擇前置

在開始編寫複製文件的代碼之前，需要考慮以下幾個問題：

1、需要複製的文件數量及大小，這會影響複製文件的時間。

2、源文件和目標文件的位置，以及是否包含子目錄。

3、複製文件時是否需要保持原文件的屬性，比如許可權、創建時間等。

二、單線程複製文件

Python自帶的文件拷貝工具是shutil，其中的copyfile()函數可以較為簡單地實現文件的複製。

import shutil

src = '/path/to/source/file'
dst = '/path/to/destination/directory'
shutil.copyfile(src, dst) # 複製文件

上面的代碼使用shutil.copyfile()函數將源文件src複製到目標文件夾dst。該函數同時還有其他功能，如報錯機制，路徑驗證等。但是，如果文件數量較大或者文件較大，使用該函數複製會比較慢。

三、多線程複製文件

在文件數量或者文件大小較大的情況下，可以考慮使用多線程來複制文件，同時使用內存映射和文件緩衝可以優化複製速度。

下面是一個使用多線程、內存映射和文件緩衝的複製函數：

import os
import shutil
import threading

def copy_file(source_file, target_file):
    # 使用內存映射和文件緩衝處理文件複製
    # 首先創建2GB的緩存文件
    buffer_size = 2 * 1024 * 1024 * 1024
    cache_file = source_file + '.cache'
    with open(source_file,'rb') as f_source, \
        open(cache_file,'wb') as f_cache:
        while True:
            buf = f_source.read(buffer_size)
            if not buf:
                break
            f_cache.write(buf)

    # 建立線程進行文件拷貝
    with open(cache_file,'rb') as f_cache, \
        open(target_file,'wb') as f_target:

        while True:
            buf = f_cache.read(buffer_size)
            if not buf:
                break
            f_target.write(buf)

    os.remove(cache_file)

def copy_directory(source_dir, target_dir):
    # 首先在目標文件夾下創建子文件夾
    if not os.path.exists(target_dir):
        os.makedirs(target_dir)

    # 獲取源文件夾下的所有文件和子目錄
    items = os.listdir(source_dir)
    for item in items:
        source_item = os.path.join(source_dir, item)
        target_item = os.path.join(target_dir, item)
        if os.path.isdir(source_item):
            # 繼續複製子目錄
            copy_directory(source_item, target_item)
        elif os.path.isfile(source_item):
            # 處理並發線程複製文件
            threading.Thread(target=copy_file, args=(source_item, target_item)).start()

上述代碼中的copy_file()函數用於處理單個文件的複製，使用內存映射和文件緩衝可以使大文件的複製可以更快地完成。copy_directory()函數則是遞歸調用，處理目錄下的子目錄和文件，同時啟動多線程加速文件的複製。

四、結論

如果需要複製大量的文件或者大文件，通常使用Python自帶的文件拷貝函數效率會比較低，可以使用多線程、內存映射和文件緩衝等手段來優化文件複製的速度。Python的多線程模塊提供了非常便利的工具來配置和管理線程，使用內存映射和文件緩衝可以減少I/O以及寫文件的次數，有效地提高了文件操作的效率。