输入输出

f-string 负责格式化，with open 负责读写文件，json 模块负责结构化数据，掌握这三样就够用了。

第 9 章 · 对象、异常与文件
11 分钟
4 组对比

字符串格式化

f-string 是首选的格式化方式。花括号里可以写任意表达式，冒号后面是格式说明。

f-string

Python

name, pi = "Pi", 3.14159
print(f"{name} ≈ {pi:.2f}")    # => Pi ≈ 3.14
print(f"{1234567:,}")          # => 1,234,567
print(f"[{'左':<4}|{42:>4}]")  # => [左   |  42]
print(f"{pi=}")                # => pi=3.14159

var name = "Pi";
var pi = 3.14159;
System.out.println(String.format(
    "%s ≈ %.2f", name, pi));    // => Pi ≈ 3.14
System.out.println(String.format(
    "%,d", 1234567));           // => 1,234,567
System.out.println(String.format(
    "[%-4s|%4d]", "左", 42));   // => [左   |  42]

val name = "Pi"
val pi = 3.14159
println("$name ≈ ${"%.2f".format(pi)}")  // => Pi ≈ 3.14
println("%,d".format(1234567))  // => 1,234,567
println("[%-4s|%4d]".format("左", 42))  // => [左   |  42]

对比项	Python	Java
插值	`f"{x}"`	没有内置语法
数字格式	`{pi:.2f}`，写在变量旁边	`%.2f`，写在占位符里
调试输出	`f"{pi=}"`	没有
格式符含义	相同`.2f` 表示两位小数

对比项	Python	Kotlin
插值	`f"{x}"`	`"$x"`
数字格式	`{pi:.2f}`，写在变量旁边	插值配合 `format`
调试输出	`f"{pi=}"`	没有
格式符含义	相同`.2f` 表示两位小数

{pi=} 同时输出表达式和值，调试时很好用。

格式说明符

Python	Java	Kotlin	说明
`f"{x:.2f}"`	`"%.2f"`	`"%.2f".format(x)`	保留两位小数
`f"{x:>8}"`	`"%8s"`	`"%8s".format(x)`	右对齐
`f"{x:<8}"`	`"%-8s"`	`"%-8s".format(x)`	左对齐
`f"{x:08.3f}"`	`"%08.3f"`	`"%08.3f".format(x)`	用 0 补齐
`f"{x:,}"`	`"%,d"`	`"%,d".format(x)`	千分位
`f"{x:.1%}"`	无	无	百分比，0.25 显示为 25.0%
`f"{x:x}"`	`"%x"`	`"%x".format(x)`	十六进制
`f"{x!r}"`	无	无	用 `repr()` 而不是 `str()`

str() 生成给人看的文本，repr() 生成给开发者看的文本，通常带引号或类型信息。print 用前者，交互模式显示后者。

老代码里的格式化写法选读

你在老项目里还会看到两种写法。"{} 和 {}".format(a, b) 是 f-string 出现之前的主流方式。"%s 和 %d" % (a, b) 是更早的 C 风格写法，今天主要用在 logging 里。字符串的 rjust()、ljust()、zfill() 方法也能做简单对齐。新代码统一用 f-string。

读写文件

open() 返回文件对象，配合 with 自动关闭。文本文件要明确写 encoding="utf-8"，否则默认编码取决于操作系统。

读写文本文件

Python

with open("a.txt", "w", encoding="utf-8") as f:
    f.write("第一行\n第二行\n")

with open("a.txt", encoding="utf-8") as f:
    for line in f:
        print(line.rstrip())

with open("a.txt", encoding="utf-8") as f:
    print(len(f.read()))   # => 8

var path = Path.of("a.txt");
Files.writeString(path, "第一行\n第二行\n");

for (var line : Files.readAllLines(path)) {
    System.out.println(line);
}

var text = Files.readString(path);
System.out.println(text.length());  // => 8

import java.io.File

val file = File("a.txt")
file.writeText("第一行\n第二行\n")

file.forEachLine { println(it) }

println(file.readText().length)  // => 8

对比项	Python	Java
写入	`f.write(text)`	`Files.writeString`
逐行读取	`for line in f`	`Files.readAllLines`，大文件用 `Files.lines`
读取全部	`f.read()`	`Files.readString`
默认编码	取决于操作系统	UTF-8
行尾换行符	保留，用 `rstrip()` 去掉	自动去掉

对比项	Python	Kotlin
写入	`f.write(text)`	`file.writeText`
逐行读取	`for line in f`	`file.forEachLine`
读取全部	`f.read()`	`file.readText`
默认编码	取决于操作系统	UTF-8
行尾换行符	保留，用 `rstrip()` 去掉	自动去掉

直接遍历文件对象就是逐行读取，不会把整个文件读进内存。

文件操作

Python	Java	Kotlin	说明
`open(p)`	`Files.newBufferedReader(p)`	`file.bufferedReader()`	默认只读文本模式
`open(p, "w")`	`Files.newBufferedWriter(p)`	`file.bufferedWriter()`	覆盖写入
`open(p, "a")`	`Files.writeString(p, s, APPEND)`	`file.appendText(s)`	追加写入
`open(p, "x")`	`Files.writeString(p, s, CREATE_NEW)`	无	文件已存在时报错
`open(p, "rb")`	`Files.newInputStream(p)`	`file.inputStream()`	二进制模式
`f.read()`	`Files.readString(p)`	`file.readText()`	读取全部
`f.readlines()`	`Files.readAllLines(p)`	`file.readLines()`	读成行列表
`Path(p).read_text()`	`Files.readString(p)`	`file.readText()`	一行读完，不用 `with`

文件对象的其他方法选读

f.readline() 读一行，读到末尾时返回空字符串。f.write() 返回写入的字符数。f.tell() 返回当前位置，f.seek(0) 跳回开头。模式 "r+" 同时支持读写。文本模式会把换行符统一转成 \n，处理图片这类数据时一定要用二进制模式。

JSON

json 模块在标准库里。JSON 对象直接映射成 dict，数组映射成 list，不需要先定义类。

JSON 序列化

Python

import json

data = {"name": "Ann", "tags": ["a", "b"]}

text = json.dumps(data, ensure_ascii=False)
print(text)  # => {"name": "Ann", "tags": ["a", "b"]}

back = json.loads(text)
print(back["tags"][0])  # => a

with open("d.json", "w") as f:
    json.dump(data, f)

// 使用第三方库 Jackson
var mapper = new ObjectMapper();

var data = Map.of("name", "Ann");
var text = mapper.writeValueAsString(data);

var back = mapper.readValue(text, Map.class);

// 使用 kotlinx.serialization
@Serializable
data class User(val name: String)

val text = Json.encodeToString(User("Ann"))
val back = Json.decodeFromString<User>(text)

对比项	Python	Java
支持方式	标准库 `json`	第三方库 Jackson、Gson
解析结果	`dict` 和 `list`	通常绑定到类
对象转字符串	`json.dumps`	`writeValueAsString`
字符串转对象	`json.loads`	`readValue`

对比项	Python	Kotlin
支持方式	标准库 `json`	第三方库 kotlinx.serialization
解析结果	`dict` 和 `list`	绑定到类
对象转字符串	`json.dumps`	`encodeToString`
字符串转对象	`json.loads`	`decodeFromString`

dumps 和 loads 处理字符串，多出来的 s 代表 string，dump 和 load 处理文件。需要校验时用第三方库 pydantic。

pickle选读

pickle 能序列化几乎任何 Python 对象，作用类似 Java 的 Serializable。它只能在 Python 之间使用，而且加载不可信的数据会执行任意代码。跨语言或跨系统交换数据时用 JSON。

字节和编码

Python 严格区分文本和字节。str 是文本，bytes 是字节序列，两者不能混用。读二进制文件、收发网络数据时拿到的都是 bytes。

编码和解码

Python

text = "中文"
data = text.encode("utf-8")

print(data)  # => b'\xe4\xb8\xad\xe6\x96\x87'
print(len(text), len(data))  # => 2 6
print(data.decode("utf-8"))  # => 中文

var text = "中文";
var data = text.getBytes(
    StandardCharsets.UTF_8);

System.out.println(
    text.length() + " " + data.length);  // => 2 6
System.out.println(new String(
    data, StandardCharsets.UTF_8));      // => 中文

val text = "中文"
val data = text.toByteArray()

println("${text.length} ${data.size}")  // => 2 6
println(data.decodeToString())          // => 中文

对比项	Python	Java
字节类型	`bytes`，不可变	`byte[]`，可变
字面量	`b"abc"`	没有
编码	`s.encode("utf-8")`	`s.getBytes(UTF_8)`
解码	`b.decode("utf-8")`	`new String(b, UTF_8)`
`😀` 的长度	`len` 得到 1，按字符计	`length()` 得到 2

对比项	Python	Kotlin
字节类型	`bytes`，不可变	`ByteArray`，可变
字面量	`b"abc"`	没有
编码	`s.encode("utf-8")`	`s.toByteArray()`
解码	`b.decode("utf-8")`	`b.decodeToString()`
`😀` 的长度	`len` 得到 1，按字符计	`length` 得到 2

str 和 bytes 相加会抛 TypeError。需要可变的字节序列时用 bytearray。

控制台输入

input("请输入：") 读取一行，总是返回字符串，要数字时写 int(input())。对应 Java 的 Scanner 和 Kotlin 的 readln()。

本章要点

格式化统一用 f-string，冒号后写格式说明，如 {x:.2f}
文件用 with open(...) 打开，文本文件明确写 encoding="utf-8"
遍历文件对象就是逐行读取，省内存
json.dumps 和 json.loads 直接在 dict 和字符串之间转换
str 是文本，bytes 是字节，用 encode 和 decode 互转

官方原文：输入与输出