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Python大文件写入优化_缓冲与批量写入策略【教程】

冷漠man

冷漠man

发布时间:2025-12-27 18:53:34

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来源于php中文网

原创

默认write()频繁小IO导致性能下降,因缓冲区易满而多次系统调用;应显式增大buffering(如64KB)或批量拼接后一次写入。

python大文件写入优化_缓冲与批量写入策略【教程】

Python 默认的 file.write() 在写入大文件时如果不加控制,会频繁触发系统调用、产生大量小 IO,导致性能急剧下降——这不是代码逻辑问题,而是缓冲策略没对上实际负载。

为什么直接 write() 大量小字符串会变慢

每次调用 file.write("...") 时,Python 默认使用行缓冲(sys.stdout)或全缓冲(普通文件),但若你反复写入短字符串(比如逐行拼接日志、逐条 dump JSON),缓冲区可能频繁被填满并刷新,底层实际变成多次 write(2) 系统调用。实测 100 万行、每行 100 字节,不缓冲写入可能比批量写慢 3–5 倍。

  • 默认 open(..., buffering=-1) 会按系统块大小(通常 4KB–8KB)自动缓冲,但「自动」不等于「够用」
  • flush() 手动刷盘会强制同步,除非必要,别在循环里调用
  • 使用 print(..., file=f)f.write() 多一层格式化开销,高频写入时建议绕过

buffering 参数显式控制缓冲区大小

把缓冲区从默认值(如 8192)扩大到 64KB 或 1MB,能显著减少系统调用次数,尤其适合连续写入场景(如导出 CSV、生成日志、dump 二进制流)。

  • 设为 buffering=0:禁用缓冲(仅适用于二进制模式,文本模式报错)
  • 设为 buffering=8192:固定 8KB 缓冲(比默认更可控)
  • 设为 buffering=1024*1024(1MB):适合单次写入总量 >10MB 的场景
  • 注意:缓冲区过大不会提升速度,反而可能增加内存压力或延迟落盘时间
with open("output.log", "w", buffering=64*1024) as f:
    for i in range(1000000):
        f.write(f"line {i}: data...\n")

批量拼接 + 一次 write() 比逐行写快得多

当数据可预计算、内存允许(例如百万级字符串,总长

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  • str.join() 替代循环 +=(后者在 Python 中是 O(n²))
  • 若数据来自生成器,先转成列表或用 itertools.islice 分批,别直接 join(gen)(会耗尽生成器且无长度提示)
  • 写入前加换行符比循环里每次都加更省事;"\n".join(lines) + "\n" 是常见安全写法
lines = [f"line {i}: data..." for i in range(100000)]
batch = "\n".join(lines) + "\n"
with open("output.txt", "w") as f:
    f.write(batch)

writelines() 避免隐式换行和类型检查开销

如果你已有每行带换行符的字符串列表(如 ["a\n", "b\n", "c\n"]),writelines() 比循环 write() 快约 15–20%,因为它跳过了 print-style 格式化与换行补全逻辑。

  • writelines() 不自动加换行符,必须确保每个元素自带 \n\r\n
  • 它接受任意可迭代对象(listtuplegenerator),但 generator 若中途异常可能只写一部分
  • 不推荐对超大列表直接 writelines(big_list) —— 它内部仍是逐个 write,没解决系统调用频次问题
lines_with_newline = (f"line {i}\n" for i in range(100000))
with open("output.txt", "w") as f:
    f.writelines(lines_with_newline)

真正卡住性能的往往不是“怎么写”,而是“什么时候写”和“写多少才刷”。缓冲区大小、是否预聚合、换行符位置这些细节,在 GB 级写入任务里,差的不是几秒,而是几分钟甚至磁盘 I/O 队列拥塞。别迷信默认值,用 strace -e trace=write python script.py 实测你的写入行为,比读十篇教程都管用。

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