【Python tarfile高级用法】：文件过滤与选择性提取技巧

# 1. Python tarfile模块概述

Python的`tarfile`模块是一个功能强大的库，用于读取和写入tar归档文件，这是在Unix操作系统中常见的文件压缩和打包格式。它提供了简单而直接的API来处理tar文件，无论是创建新的归档，添加或删除文件，还是从归档中提取文件内容。

## 1.1 历史和用途

tar文件是一种文件集合，用于长期存储和传输数据。它最初设计为磁带备份系统的一部分，但现已广泛用于各种操作系统中。`tarfile`模块的目的是提供一个与平台无关的方式来处理这些文件，使得开发者可以轻松地在Windows、Linux和MacOS等系统上打包和解包数据。

## 1.2 模块功能

`tarfile`模块支持多种tar格式变体，包括标准的"USTAR"格式和GNU扩展的"GNUtar"格式。它能够读取和创建tar归档，以及使用不同的压缩算法，如gzip和bzip2。这意味着你不仅可以处理普通的tar文件，还可以处理如`.tar.gz`和`.tar.bz2`这样的压缩文件。

本章将引导你进入`tarfile`模块的世界，为你后续章节的学习打下坚实的基础。

# 2. 掌握tarfile模块的基础操作

## 2.1 创建tar归档

### 2.1.1 使用tarfile创建tar文件

tarfile模块是Python标准库中处理tar归档文件的一个工具，可以用来创建tar文件。一个tar文件是一种常见的打包格式，它可以将多个文件打包成一个文件。使用tarfile创建tar文件是一个相对简单的过程，但理解其工作原理可以帮助我们更有效地处理复杂的归档任务。

首先，你需要导入tarfile模块：

import tarfile

接着，使用`tarfile.open()`函数创建一个tar文件。该函数接受至少两个参数：文件名和模式。模式可以是"r"（读取模式）、"w"（写入模式，创建新的归档文件）、"a"（追加模式，向现有归档文件追加文件）、"x"（解压模式，用于解压tar文件）。在创建tar文件时，我们通常使用"w:"或"x:"模式。

# 创建并写入一个tar文件
with tarfile.open('example.tar', 'w') as tar:
    # 这里可以添加文件到tar中
    pass

在上述代码中，我们创建了一个名为`example.tar`的新文件。`with`语句确保了文件会在操作完成后正确关闭。

### 2.1.2 向tar归档中添加文件

向tar归档中添加文件是创建tar归档后的常用操作。通过指定模式为"w"或"x"，我们可以将文件添加到归档中。使用`add`方法可以添加单个文件，使用`extractfile`方法则可以添加一个文件对象。

假设我们要将当前目录下的`readme.txt`文件添加到我们刚刚创建的tar文件中：

import os
import tarfile

# 创建一个tar文件
with tarfile.open('example.tar', 'w') as tar:
    # 要添加到tar的文件名
    file_to_add = 'readme.txt'
    # 文件的完整路径
    file_path = os.path.join(os.getcwd(), file_to_add)
    # 向tar归档中添加文件
    tar.add(file_path)

上述代码中，我们首先使用`os.path.join`来构建要添加的文件的完整路径。然后，我们使用`add`方法将该文件添加到名为`example.tar`的tar归档文件中。

## 2.2 读取tar归档内容

### 2.2.1 列出tar归档中的文件

一旦你创建了一个tar文件，很可能需要列出其中包含的文件，以了解归档的内容。tarfile模块提供了方便的方法来完成这一任务。

要列出tar归档中的文件，你可以使用`getmembers`方法获取归档中的所有成员（即文件和目录），然后使用`getnames`方法列出它们的名称：

import tarfile

# 打开tar文件进行读取
with tarfile.open('example.tar', 'r') as tar:
    # 获取并打印tar归档中所有成员的名字
    for member in tar.getmembers():
        print(tar.getname(member))

在这里，`getmembers`方法返回一个包含tar归档中所有成员的列表，每个成员是一个TarInfo对象。`getname`方法则用于获取每个成员的名称。

### 2.2.2 解读tar文件成员信息

除了名称之外，tar归档中的每个成员还包含有关文件的其他详细信息。这些信息包括文件大小、修改时间、所属用户和组等，都可以通过TarInfo对象的属性访问。

import tarfile

# 打开tar文件进行读取
with tarfile.open('example.tar', 'r') as tar:
    # 遍历tar归档中的所有成员
    for member in tar.getmembers():
        # 获取并打印成员的详细信息
        print(f"Name: {tar.getname(member)}")
        print(f"Size: {member.size} bytes")
        print(f"Modified: {member.mtime}")
        print(f"User: {member.uid}")
        print(f"Group: {member.gid}")
        print(f"Mode: {oct(member.mode)}")
        print('-' * 40)

上述代码会打印出tar归档中每个文件的名称、大小、修改时间、所有者ID、组ID和权限模式。这些信息有助于在读取归档时对文件有一个全面的了解。

## 2.3 提取tar归档

### 2.3.1 从tar归档中提取文件

提取文件是从tar归档中获取文件的逆操作，即将文件从tar归档中恢复到文件系统中。使用tarfile模块提取文件非常直接。

import tarfile

# 打开tar文件进行读取
with tarfile.open('example.tar', 'r') as tar:
    # 提取归档中的第一个文件
    tar.extract(tar.getmember())

在这个例子中，我们使用`extract`方法和`getmember`方法来提取tar归档中的第一个文件。`getmember`方法返回的是归档中第一个成员的信息。如果归档中有多个文件，你可以遍历`getmembers()`返回的列表，然后逐个提取。

### 2.3.2 高级提取选项和技巧

除了简单的提取操作外，tarfile模块还提供了一些高级选项来控制提取过程。例如，你可以指定提取到特定目录，或者仅提取具有特定名称模式的文件。

假设我们要将提取的文件存放到当前目录下的一个子目录中，可以通过指定`extract`方法的`path`参数来实现：

import tarfile

# 定义目标提取目录
target_directory = 'extracted_files'

# 打开tar文件进行读取
with tarfile.open('example.tar', 'r') a