Python作为一种强大的编程语言，其文件操作功能是日常编程任务中不可或缺的一部分。本文将深入探讨如何利用Python进行高效的文件复制和移动，包括基础操作和一些高级技巧，例如批量处理、错误处理、使用pathlib模块以及多线程技术来提升性能。

基础操作：使用shutil模块

shutil模块是Python标准库的一部分，提供了许多高级的文件操作功能。最基本的文件复制和移动可以通过shutil.copy()和shutil.move()函数轻松实现。

import shutil

def copy_file(src, dst):
    """复制单个文件到指定路径。"""
    shutil.copy(src, dst)
    print(f"文件已复制：{src} -> {dst}")

def move_file(src, dst):
    """移动文件到新位置，原文件将不再存在。"""
    shutil.move(src, dst)
    print(f"文件已移动：{src} -> {dst}")

高级技巧：批量操作与错误处理

当需要复制整个目录中的所有文件时，可以结合os模块来实现递归复制。

import os

def batch_copy(src_dir, dst_dir):
    """递归复制整个目录中的所有文件和子目录。"""
    if not os.path.exists(dst_dir):
        os.makedirs(dst_dir)
    for item in os.listdir(src_dir):
        src_path = os.path.join(src_dir, item)
        dst_path = os.path.join(dst_dir, item)
        if os.path.isdir(src_path):
            batch_copy(src_path, dst_path)
        else:
            shutil.copy2(src_path, dst_path)  # 保持文件元数据
    print("批量复制完成")

错误处理是文件操作中不可或缺的一部分。通过try-except结构，我们可以优雅地处理可能出现的异常。

def safe_copy(src, dst):
    """安全地复制文件，并处理可能出现的异常。"""
    try:
        shutil.copy(src, dst)
    except FileNotFoundError:
        print(f"错误：源文件 {src} 未找到。")
    except PermissionError:
        print("错误：没有足够的权限访问文件。")
    except Exception as e:
        print(f"发生未知错误：{e}")

使用pathlib模块

pathlib模块是Python 3.4及以上版本引入的，它提供了一种面向对象的方式来处理文件系统路径。

from pathlib import Path

def pathlib_copy(src_path, dst_path):
    """使用pathlib模块进行文件复制。"""
    src = Path(src_path)
    dst = Path(dst_path)
    dst.write_bytes(src.read_bytes())
    print(f"使用pathlib复制：{src} -> {dst}")

动态路径构建与模式匹配

pathlib模块还支持动态路径构建和模式匹配，非常适合批量操作。

def find_and_copy(src_dir, pattern='*', dst_dir='.'):
    """在源目录中查找匹配模式的文件并复制到目标目录。"""
    src_path = Path(src_dir)
    dst_path = Path(dst_dir)
    for file in src_path.glob(pattern):  # 使用glob匹配文件
        dst_file = dst_path / file.name
        shutil.copy(file, dst_file)
    print("匹配并复制完成")

实战案例：整理文本文件

在实际应用中，我们可能需要从多个子目录中复制所有.txt文件到一个中心位置，并记录每个操作。

def organize_txt_files(root_dir, dest_dir):
    """从多个子目录中复制所有.txt文件到中心位置，并记录操作日志。"""
    root_path = Path(root_dir)
    dest_path = Path(dest_dir)
    dest_path.mkdir(parents=True, exist_ok=True)
    
    log_file = open(dest_path / 'operation_log.txt', 'w')
    
    for subdir, dirs, files in os.walk(root_path):
        for file in files:
            if file.endswith('.txt'):
                src_file = Path(subdir) / file
                dst_file = dest_path / file
                shutil.copy2(src_file, dst_file)
                log_file.write(f"Copied: {src_file} to {dst_file}\n")
    
    log_file.close()
    print("文本文件整理完成，操作日志已生成。")

进阶技巧：多线程加速复制

在处理大量文件或大文件复制时，使用多线程可以提高效率。虽然Python的全局解释器锁（GIL）可能会限制线程的真正并行，但多线程仍然可以通过减少等待时间来提升效率。

import threading
from queue import Queue

def worker(q):
    """工作线程，从队列中取出文件路径对并复制文件。"""
    while True:
        src, dst = q.get()
        if src is None:  # 退出信号
            break
        try:
            shutil.copy2(src, dst)
            print(f"线程复制：{src} -> {dst}")
        except Exception as e:
            print(f"复制失败：{e}")
        finally:
            q.task_done()

def threaded_copy(files, num_threads=4):
    """使用多线程复制文件列表。"""
    q = Queue(maxsize=0)
    threads = []
    for _ in range(num_threads):
        t = threading.Thread(target=worker, args=(q,))
        t.start()
        threads.append(t)
    for src, dst in files:
        q.put((src, dst))
    q.join()  # 等待所有任务完成
    for _ in range(num_threads):
        q.put(None)  # 发出退出信号给所有线程
    for t in threads:
        t.join()

# 示例：构造文件列表并使用多线程复制
files_to_copy = [(f'source_folder/file{i}.txt', f'destination_folder/file{i}.txt') for i in range(10)]
threaded_copy(files_to_copy)

注意事项

性能考量：多线程并不总是能显著提高文件操作的速度，尤其是在磁盘I/O已经很慢的情况下。实际应用时，需要根据具体环境和文件大小调整线程数量。
资源管理：过多的线程会消耗更多的内存和CPU资源，可能导致系统响应变慢。
错误处理：在多线程环境中，错误处理变得更加复杂，确保有适当的异常捕获和处理逻辑。

通过本文的讲解，您已经掌握了Python中文件复制和移动的基本及进阶技巧，包括使用标准库函数、批量操作、错误处理、使用pathlib模块以及多线程加速等。这些技能不仅能帮助您处理日常的文件管理任务，也能在更复杂的应用场景中发挥重要作用。

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Python中高效的文件复制方法