Python中的压缩与归档：zipfile与tarfile模块

# 1. 引言

## 1.1 介绍Python中的压缩与归档概念
在计算机领域中，压缩与归档是将一个或多个文件或目录打包成一个文件，以便减少存储空间或将文件方便地传输给他人。Python提供了许多处理压缩与归档的模块，其中最常用的是zipfile和tarfile模块。

压缩是指通过特定的算法将文件的数据编码为更小的表示形式，以节省存储空间。常用的压缩算法有gzip、bzip2和zip等。

归档则是将多个文件组织和存储到一个文件中，通常包含有一个目录结构。归档的目的是将多个文件捆绑在一起以便进行传输或存档，常用的归档文件格式有zip和tar。

## 1.2 说明zipfile与tarfile模块的作用和优势
- zipfile模块：用于创建、提取和操作Zip文件，支持密码保护、压缩级别设置和处理大文件等功能。它是Python标准库中最常用的用于处理压缩文件的模块之一，在处理ZIP格式的文件时非常方便和高效。

- tarfile模块：用于创建、提取和操作Tar文件，支持不同的压缩算法（如gzip、bzip2等），可以处理各种常见的压缩文件格式。与zipfile模块相比，tarfile模块更适用于Unix/Linux系统中常见的tar格式文件。

这两个模块提供了一系列的API和方法，方便我们对压缩与归档文件进行操作。它们具有易用性、跨平台性和高效性的特点，可以满足不同场景下的压缩与归档需求。

# 2. zipfile模块

zipfile模块是Python中处理zip压缩文件的内置模块之一。它提供了一种简单而高效的方式来创建、读取和提取zip文件，以及添加、删除和重命名其中的文件。下面将详细介绍zipfile模块的基本用法和一些常用功能。

### 2.1 简介与基本用法

zipfile模块是Python的标准库之一，所以无需额外安装即可使用。我们可以使用import语句导入zipfile模块：

import zipfile

### 2.2 创建和提取压缩文件

#### 2.2.1 创建zip文件

首先，我们介绍如何使用zipfile模块来创建一个新的zip压缩文件。可以使用ZipFile类的构造函数创建一个zipfile对象。通过指定压缩文件的文件名和模式（'w'表示写入模式），我们可以创建一个新的zip文件。例如：

import zipfile

# 创建一个新的zip压缩文件
with zipfile.ZipFile('archive.zip', 'w') as zipf:
    zipf.write('file1.txt')
    zipf.write('file2.txt')
    zipf.write('dir/file3.txt')

在上述代码中，我们通过with语句创建了一个zipfile对象zipf，并以写入模式（'w'）打开了名为`archive.zip`的zip文件。然后，使用`write()`方法依次将文件`file1.txt`、`file2.txt`和`dir/file3.txt`添加到zip文件中。

#### 2.2.2 提取zip文件

使用zipfile模块，我们可以轻松地从zip文件中提取文件。通过ZipFile类的extractall()方法，我们可以将zip文件中的所有文件提取到指定的目录。例如：

import zipfile

# 提取zip文件中的所有文件到指定目录
with zipfile.ZipFile('archive.zip', 'r') as zipf:
    zipf.extractall('extracted_files')

在上述代码中，我们打开了名为`archive.zip`的zip文件，并使用extractall()方法将其中的所有文件提取到了`extracted_files`目录。

### 2.3 添加、删除和重命名文件

#### 2.3.1 添加文件到zip文件

除了创建zip文件时添加文件外，我们还可以在已有的zip文件中添加文件。使用ZipFile类的write()方法，我们可以将新文件添加到已有的zip文件中。例如：

import zipfile

# 添加文件到已有的zip文件
with zipfile.ZipFile('archive.zip', 'a') as zipf:
    zipf.write('file4.txt')

在上述代码中，我们打开了名为`archive.zip`的zip文件，并使用write()方法将`file4.txt`添加到了zip文件中。

#### 2.3.2 删除文件

如果我们需要删除zip文件中的某个文件，可以使用ZipFile类的`remove()`方法。例如：

import zipfile

# 删除zip文件中的文件
with zipfile.ZipFile('archive.zip', 'a') as zipf:
    zipf.remove('file4.txt')

在上述代码中，我们打开了名为`archive.zip`的zip文件，并使用`remove()`方法删除了其中的`file4.txt`文件。

#### 2.3.3 重命名文件

另外，我们还可以使用ZipFile类的rename()方法来重命名zip文件中的文件。例如：

import zipfile

# 重命名zip文件中的文件
with zipfile.ZipFile('archive.zip', 'a') as zipf:
    zipf.rename('file4.txt', 'new_file4.txt')

在上述代码中，我们打开了名为`archive.zip`的zip文件，并使用rename()方法将其中的`file4.txt`文件重命名为`new_file4.txt`。

### 2.4 设置密码保护和压缩级别

#### 2.4.1 设置密码保护

zipfile模块还允许我们设置zip文件的密码保护，以加强文件的安全性。使用ZipFile类的setpassword()方法，我们可以为zip文件设置密码。例如：

import zipfile

# 设置zip文件的密码保护
with zipfile.ZipFile('archive.zip', 'a') as zipf:
    zipf.setpassword('password')

在上述代码中，我们打开了名为`archive.zip`的zip文件，并使用setpassword()方法为zip文件设置了密码。

#### 2.4.2 设置压缩级别

zipfile模块还允许我们根据需求设置zip文件的压缩级别。使用ZipFile类的setcompression()方法，我们可以设置zip文件的压缩级别。例如：

import zipfile

# 设置zip文件的压缩级别
with zipfile.ZipFile('archive.zip', 'a') as zipf:
    zipf.setcompression(zipfile.ZIP_DEFLATED)

在上述代码中，我们打开了名为`archive.zip`的zip文件，并使用setcompression()方法将zip文件的压缩级别设置为默认的ZIP_DEFLATED（标准压缩级别）。

### 2.5 处理大文件和分卷压缩

zipfile模块还提供了处理大文件和分卷压缩的功能。在创建zip文件时，我们可以指定参数allowZip64为True，以支持处理大型文件。而分卷压缩则是通过设置ZipFile类的参数allowZip64为zipfile.ZIP_LZMA来实现。例如：

import zipfile

# 创建支持大文件的zip压缩文件
with zipfile.ZipFile('archive.zip', 'w', allowZip64=True) as zipf:
    zipf.write('large_file.txt')

# 分卷压缩
with zipfile.ZipFile('archive.zip', 'w', allowZip64=zipfile.ZIP_LZMA) as zipf:
    zipf.write('large_file.txt')

在上述代码中，我们分别演示了创建支持大文件的zip压缩文件和进行分卷压缩的两种方式。

以上就是zipfile模块的一些基本用法和常用功能。通过zipfile模块，我们可以轻松地创建、读取和提取zip文件，添加、删除和重命名其中的文件，设置密码保护和压缩级别，以及处理大文件和进行分卷压缩。接下来，我们将介绍另一个常用的压缩与归档模块tarfile。

# 3. tarfile模块

在Python中，除了可以使用zipfile模块处理压缩与归档操作外，还有另一个强大的模块——tarfile。tarfile模块主要用于处理tar格式的文件，它与zipfile模块功能类似，但也有一些区别与特点。

#### 3.1 简介以及与zipfile模块的异同

tarfile是Python标准库中提供的模块，用于创建、提取和操作tar文件。tar（tape archive）文件是一种存档文件格式，将多个文件打包成一个文件进行存储。与zip文件不同的是，tar文件通常不进行压缩处理，仅作为多个文件的容器。tar文件在Unix和Linux系统中广泛应用，常见的扩展名为.tar。

相较于zipfile模块，tarfile模块有以下几个不同之处：
- zipfile模块可以处理多种压缩格式（如.zip、.jar等），而tarfile模块只能处理.tar格式的文件。
- tarfile模块可以在没有压缩的情况下创建