27｜zipfile压缩库：如何给数据压缩&加密备份？
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27｜zipfile压缩库：如何给数据压缩&加密备份？
2021-04-13 尹会生 来自北京
《Python自动化办公实战课》
课程介绍
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讲述：尹会生
时长18:35大小16.97M
你好，我是尹会生。
你在日常工作中，肯定和压缩文件打过交道，它们能把文件夹制作成一个体积更小的压缩文件，不仅方便数据备份，还方便作为邮件附件来传输，或者与他人共享。
但是如果你需要每天都进行数据备份，或者把压缩包作为每天工作的日报发送给领导，你肯定希望它能自动化的压缩。面对这个需求，我们同样可以通过 python 来解决。我们可以用 Python 来自动压缩文件夹，并为压缩包设置密码，保证备份数据的安全。
在 Python 中，要想实现数据的压缩，一般可以采用基于标准库 zipfile 的方式来实现，也可以采用命令行方式来实现。
当我们希望能够用 Python 自动压缩一个无需密码保护的文件夹时，可以通过 zipfile 来实现，它的好处是使用简单，而且不用安装任何的软件包，就能制作出“zip”格式的压缩包。不过 zipfile 没法对压缩文件进行加密，因此当你需要对压缩文件加密时，还需要调用可执行命令。
这两种实现方式就是我们今天要学习的重点了，接下来我们分别看一下这两种方式的具体操作方法。
使用 zipfile 实现无密码压缩
如果我想要把“C:\data\”文件夹压缩为“当前日期.zip”文件，就可以使用目录遍历、按日期自动生成压缩包的文件名、把文件夹写入压缩文件这三个步骤来实现。
目录遍历
我们先来学习怎么实现目录遍历功能。我在第 16 讲已经为你讲解过它的技术细节了，这里我就继续使用 os 库来实现目录的遍历。
由于目录遍历的功能与其他功能之间的调用关系耦合得比较宽松，所以我就把目录遍历功能单独定义成一个 getAllFiles() 函数，并把要遍历的目录作为函数的参数，把该目录下的所有文件以及所在路径作为函数的返回值。
我把 getAllFiles() 函数的代码放在下方，供你参考。
细心的你一定发现了，在函数 getAllFiles() 的返回语句中，我使用 yield 语句代替了之前学习过的 return 语句返回文件路径和名称。为什么我要使用 yield 语句呢？
原因就在于，一个函数如果使用 yield 语句来返回的话，这个函数则被称作生成器。yield 的返回数据类型以及对类型的访问方式，都和 return 不同。我来为你解释一下 yield 和 return 的具体区别，以及使用 yield 的好处。
首先从返回类型来看，yield 返回的数据类型叫做生成器类型，这一类型的好处是调用 getAllFiles() 一次，函数就会返回一个文件路径和文件名。而 return 返回的是一个列表类型，需要一次性把要备份目录下的所有文件都访问一次，一旦要备份的文件数量非常多，就会导致计算机出现程序不响应的问题。
除了返回类型，还有调用方式也和 return 不同。使用 yield 返回的对象被称作生成器对象，该对象没法像列表一样，一次性获得对象中的所有数据，你必须使用 for 循环迭代访问，才能依次获取数据。
此外，当所有的数据访问完成，还会引发一个“StopIteration”异常，告知当前程序，这个生成器对象的内容已经全部被取出来，那么这个生成器将会在最后一次访问完成被计算机回收，这样 yield 就能够知道对象是否已经全部被读取完。
从 yield 和 return 的行为对比，可以说，yield 返回对象最大的好处是可以逐个处理，而不是一次性处理大量的磁盘读写操作，这样就有效减少了程序因等待磁盘 IO 而出现不响应的情况。这就意味着你不必在调用 getAllFiles() 函数时，因为需要备份的文件过多，而花费较长的时间等待它执行完成。
按日期自动生成压缩包的文件名
接下来我们来学习一下按日期自动生成压缩包的函数genZipfilename()。按日期生成文件名，在定时备份的场景中经常被用到，我们希望每天产生一个新的备份文件，及时保存计算机每天文件的变化。
这就要求今天的备份的文件名称不能和昨天的同名，避免覆盖上次备份的文件。
所以 genZipfilename() 函数就把程序执行的日期作为文件名来进行备份，例如当前的日期是 2021 年 4 月 12 日，那么备份文件会自动以“20210412.zip”作为文件名称。我把代码贴在下方，供你参考。
在这段代码中，“datetime.date.today()”函数能够以元组格式取得今天的日期，不过它的返回格式是元组，且年、月、日默认采用了三个元素被存放在元组中，这种格式是没法直接作为文件名来使用的。因此你还需要通过 strftime() 函数把元组里的年、月、日三个元素转换为一个字符串，再把字符串作为文件的名称来使用。
把文件夹写入压缩文件
最后，准备工作都完成之后，你就可以使用 zipfile 库把要备份的目录写入到 zip 文件了。zipfile 库是 Python 的标准库，所以不需要安装软件包，为了让这个完整脚本都不需要安装第三方软件包，我在实现文件遍历的时候同样采用 os 库代替 pathlib 库。
除了不需要安装之外，zipfile 库在使用上也比较友好，它创建和写入 zip 文件的方式就是模仿普通文件的操作流程，使用 with 关键字打开 zip 文件，并使用 write() 函数把要备份的文件写入 zip 文件。
所以通过学习一般文件的操作，你会发现 Python 在对其他格式的文件操作上，都遵循着相同的操作逻辑，这也体现出 Python 语言相比其他语言更加优雅和简单。
那么我把使用 zipfile 库实现创建 zip 文件的功能写入 zipWithoutPassword() 函数中，你可以对照一般文件的写入逻辑来学习和理解这段代码，代码如下：
对比一般的文件写入操作，zip 文件的打开使用了“ZipFile() 函数”，而一般文件的打开使用了 open 函数。写入方法与一般文件相同，都是调用“write()”函数实现写入。
这三个函数，也就是函数 getAllFiles()、genZipfilename() 和 zipWithoutPassword()，就是把备份目录到 zip 文件的核心函数了。我们以备份“C:\data”文件夹为“20210412.zip”压缩文件为例，依次调用三个函数就能实现自动备份目录了，我把调用的代码也写在下方供你参考。
在执行这段代码后，就会在代码运行的目录下产生“20210412.zip”文件，你通过计算机上的 winrar 等压缩软件查看，就会发现其中会有“C:\data”文件夹下的所有文件。由于文件名称是以当前日期自动产生的，所以每天执行一次备份脚本，就能实现按天备份指定的文件夹为压缩包了。
不过在备份时，除了要保证数据的可用性，你还有考虑数据的安全性，最好的办法就是在备份时为压缩包指定密码。接下来我就带你使用命令行调用实现有密码的文件压缩。
使用可执行命令实现有密码压缩
在制作有密码的压缩包时，我们必须使用命令代替 zipfile 来压缩文件，因为 zipfile 默认是不支持密码压缩功能的。当你需要对压缩数据有保密性的要求时，可以使用 7zip、winrar 这些知名压缩软件的命令行进加密压缩。
我在本讲中就以 7zip 压缩工具为例，带你学习一下怎么使用 Python 通过命令行方式调用 7zip 实现文件的加密压缩。
执行方式和执行参数
要想使用 7zip 实现压缩并被 Python 直接调用，你除了需要在 Windows 上安装 7zip 外，还需要知道它的执行方式和执行的参数。
我先来带你学习一下执行方式。7zip 软件 Windows 安装成功后，它的命令行可执行程序叫做“7z.exe”。但是它想要在命令行运行的话，需要指定程序的完整路径。例如：“c:\path\to\installed\7zip\7z.exe”。如果你希望在命令行直接输入“7z.exe”运行，需要你把可执行程序放在命令搜索路径中。我在这里有必要为你解释一下命令搜索路径的概念，有助于你以后在各种操作系统上执行命令行工具。
一条命令要想运行，必须要使用路径 + 可执行文件的名称才可以。例如我 Windows 中，需要把 Python 的可执行命令“python.exe”安装到“C:\python3.8\scripts\python.exe”这一位置。
那么，一般情况下当你需要运行 Python 解释器时，必须输入很长的路径。这种做法在经常使用命令行参数时没法接受的，一个是你需要记住大量命令的所在路径，另一个是较长的路径也会降低你的执行效率。
因此在各种操作系统上，都有“命令搜索路径”的概念。在 Windows 中，命令搜索路径被保存在 Path 环境变量中，Path 变量的参数是由分号分隔开的文件夹，即：当你在命令行输入“python.exe”并回车运行它时，操作系统会遍历 Path 变量参数中的每个文件夹。如果找到了“python.exe”文件，就可以直接运行它，如果没有找到，则会提示用户该命令不存在。这就避免你每次执行一条命令时都需要输入较长的路径。
再回到 7zip 的命令行执行文件“7z.exe”上，我把它安装在“C:\7zip\”文件夹下，如果你希望执行运行 7z.exe，且不输入路径，那么根据上面的分析，现在有两种解决办法。
把 7z.exe 放到现有的命令搜索路径中，例如“C:\python3.8\scripts\”文件夹。
把 7z.exe 所在的文件夹“C:\7zip\”加入到命令搜索路径 Path 变量的参数中。加入的方法是在 Windows 的搜索栏搜索关键字“环境变量，然后在弹出的环境变量菜单，把路径加入到 Path 变量参数即可。
设置完成环境变量后，7z.exe 就不必在命令行中输入路径，直接运行即可。
在你掌握了执行方式后，我再来带你学习一下它的参数，要想使用支持密码加密方式的 zip 压缩包，你需要使用四个参数，它们分别是：
a 参数：7z.exe 能够把文件夹压缩为压缩包，也能解压一个压缩包。a 参数用来指定 7z 将要对一个目录进行的压缩操作。
-t 参数：用来指定 7z.exe 制作压缩包的类型和名称。为了制作一个 zip 压缩包，我将把该参数指定为 -tzip，并在该参数后指定 zip 压缩包的名称。
-p 参数：用来指定制作的压缩包的密码。
“目录”参数：用来指定要把哪个目录制作为压缩包。
如果我希望把压缩包“20210412.zip”的密码制作为“password123”，可以把这四个压缩包的参数组合在一起，使用如下命令行：
扩展 zipfile
由于命令的参数较多，且记住它的顺序也比较复杂，所以我们可以利用 Python 的 popen() 函数，把“7z.exe”封装在 Python 代码中，会更容易使用。
因此我在无密码压缩的代码中，就可以再增加一个函数 zipWithPassword()，用来处理要压缩的目录、压缩文件名和密码参数，并通过这个函数，再去调用 popen() 函数，封装命令行调用 7z.exe 的代码，从而实现有密码的压缩功能。代码如下：
我来解释一下这段代码。在实现有密码压缩的函数中，为了调用函数更加方便，我把“压缩的文件夹、zip 文件名称、密码”作为该函数的参数，这样当在你调用 zipWithPassword() 函数时，就能指定所有需要加密的文件和目录了。此外，在执行命令时，我还通过 os.popen() 函数产生了一个新的子进程（如果你不记得这个概念，可以参考第五讲）用来执行 7z.exe，这样 7z.exe 会按照函数的参数，把文件夹压缩成 zip 文件并增加密码。
通过 zipWithPassword() 函数，你就能够实现 zipfile 的扩展，实现有密码文件压缩功能了。
小结
最后，我来为你总结一下今天这节课的主要内容。我通过 zipfile 库和 7zip 软件，分别实现了无密码压缩文件和有密码压缩文件。
无密码压缩文件更加简单方便，而有密码压缩文件更加安全，配合自动根据当前日期改变压缩文件名称，可以作为你进行每日数据自动化备份的主要工具。
除了备份功能的学习外，我还为你讲解了新的函数返回方式 yield，和 return 不同的是，yield 返回的是生成器对象，需要使用 for 迭代方式访问它的全部数据。yield 语句除了可以和 zipfile 库一起实现数据备份外，还经常被应用于互联网上的图片批量下载压缩场景中。
以上内容就是怎么实现无密码和有密码压缩的全部内容了，我将完整代码贴在下方中，一起提供给你，你可以直接修改需要备份的目录，完成你自己文件夹的一键备份脚本。
思考题
按照惯例，我来为你留一道思考题，如果需要备份的是两个甚至更多的目录，你会怎么改造脚本呢？
欢迎把你的想法和思考分享在留言区，我们一起交流讨论。也欢迎你把课程分享给你的同事、朋友，我们一起做职场中的效率人。我们下节课再见！
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碧海蓝天2021-07-26老师，请问一下我使用7z.exe a -tzip -ppwd666 C:\files 并没有压缩成功，这是为什么呢？作者回复: 我提供给你两个建议，你可以尝试去解决一下这个问题。 第1个是可以先将这样的一条命令单独在命令行里运行。 这样做的好处是可以规避掉Python组合命令和执行权限等等一系列问题。如果在命令行执行是成功的，那么放到Python当中，应该就是Python组合命令的地方出现了问题。 第二个是你可以直接看程序的输出，如果没有正常压缩成功的话，在Python中一定会有错误提示，跟着错误提示找到代码的问题在哪一行以及错误提示具体的内容定位到出现错误的原因。
Soul of the Drago...2021-04-15老师，请问为什么我用zipWithPassword()函数对文件夹进行压缩后，生成的压缩包还是没有密码的状态呢？作者回复: zipWithPassword() 只能用于解压缩，它的详细描述写在官方文档中。所以我在课程中教你用命令行执行压缩就是这个目的了
LDxy2021-04-13使用 yield 返回的对象被称作生成器对象，该对象没法像列表一样，一次性获得对象中的所有数据，你必须使用 for 循环迭代访问，才能依次获取数据。这句话怎么理解呢？调用一次getAllFiles是返回一个数据还是返回所有数据？作者回复: 调用一次之后，会返回一个可迭代对象，可迭代对象默认只包含第一个元素，必须对它再次迭代，你才能获得下一个元素
