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Python中mmap模块 内存映射文件mmap的高效文件访问

穿越時空

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发布时间:2025-06-07 10:51:03

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来源于php中文网

原创

python中,如果你需要处理大文件或者追求高效的文件读写方式,mmap模块是一个非常值得尝试的工具。它通过内存映射的方式访问文件内容,避免了频繁的i/o操作,提升了性能。


什么是mmap?为什么用它?

mmap是“memory-mapped file”的缩写,意思是把一个文件直接映射到进程的地址空间中。这样你就可以像操作内存一样来操作文件内容,而不需要反复调用read()write()

这种方式特别适合以下场景:

  • 文件很大,常规读取太慢
  • 需要随机访问文件的不同部分
  • 多个进程需要共享同一个文件的数据

相比传统的文件操作,mmap减少了数据在内核和用户空间之间的拷贝次数,效率更高。


如何使用mmap模块?

在Python中使用mmap模块的基本流程如下:

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  1. 打开一个文件,获取文件描述符(通常用os.open()
  2. 创建一个mmap对象,将文件映射到内存
  3. 像操作字符串一样读写内存中的内容
  4. 完成后关闭mmap对象和文件描述符

下面是一个简单的例子:

import mmap
import os

# 打开文件
fd = os.open("example.txt", os.O_RDWR)

# 创建内存映射
mm = mmap.mmap(fd, 0)  # 0表示整个文件都映射

# 读取内容
print(mm.readline())

# 修改内容(假设前几个字节是可写的)
mm[0:5] = b"Hello"

# 关闭
mm.close()
os.close(fd)

需要注意几点:

  • 如果你只打算读取文件,可以设置access=mmap.ACCESS_READ
  • 要修改文件内容,确保文件大小足够,并且映射时指定正确的模式
  • 使用完记得关闭mmap对象和文件描述符,否则会占用资源

mmap的常见用途和技巧

快速查找关键字

如果你需要在一个大文本文件中查找某个关键词,mmap比逐行读取快很多。你可以直接使用字符串方法进行搜索:

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下载
pos = mm.find(b"target_keyword")
if pos != -1:
    print(f"Found at position {pos}")

这种方法不会加载整个文件到内存,只是在需要时访问对应内存区域。

高效修改文件内容

如果你想修改文件中间某段内容,传统做法可能需要先读整个文件、修改、再写回去。但用mmap可以直接定位并修改:

mm.seek(100)
mm.write(b"new content here")

注意:写入的内容长度不能超过原位置预留的空间,否则会覆盖后续内容。

多进程共享文件数据

如果多个进程需要访问同一份数据,可以用mmap配合flags=mmap.MAP_SHARED实现共享内存。这样不同进程看到的是同一块内存区域,适合做进程间通信。


使用mmap的注意事项

虽然mmap高效,但也有一些限制和容易出错的地方:

  • 文件必须存在:创建新的文件并映射可能会失败,最好先创建好并指定大小。
  • 权限问题:映射时的访问权限(只读/读写)要和文件打开方式一致,否则会报错。
  • 异常处理:在操作过程中可能会出现越界访问或非法写入,建议加try...finally确保关闭资源。
  • 平台差异:Windows和Linux在某些参数上支持略有不同,跨平台使用时要注意兼容性。

基本上就这些。掌握好mmap的使用,能让你在处理大文件或需要高性能IO的场景下事半功倍。虽然不是每个项目都需要它,但在合适的地方用上,效果很明显。

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