Dopasowywanie wzorców Glob: Kompleksowy przewodnik po odkrywaniu i filtrowaniu ścieżek plików

W świecie tworzenia oprogramowania i administracji systemami, efektywne zarządzanie i manipulowanie plikami jest podstawowym wymogiem. Dopasowywanie wzorców glob (glob pattern matching) zapewnia potężny i zwięzły sposób na odkrywanie i filtrowanie plików w oparciu o określone wzorce. Ten artykuł zagłębi się w zawiłości globbingu, badając jego składnię, zastosowania i aplikacje w różnych językach programowania i systemach operacyjnych.

Czym jest dopasowywanie wzorców Glob?

Globbing, skrót od "global" (globalny), to technika używana do dopasowywania nazw plików i ścieżek katalogów za pomocą symboli wieloznacznych. W przeciwieństwie do wyrażeń regularnych, które oferują bardziej złożone i subtelne możliwości dopasowywania wzorców, globbing koncentruje się na prostych i intuicyjnych definicjach wzorców. Jest powszechnie stosowany w interfejsach wiersza poleceń, skryptach shellowych i językach programowania do identyfikowania zbiorów plików lub katalogów, które spełniają określone kryteria.

Podstawowa składnia Globbingu

Rdzeń dopasowywania wzorców glob tkwi w jego symbolach wieloznacznych. Te znaki stanowią skrótową notację do reprezentowania jednego lub więcej znaków w nazwie pliku lub katalogu. Najczęściej spotykane symbole wieloznaczne to:

• * (Gwiazdka): Dopasowuje zero lub więcej znaków. Na przykład, *.txt dopasowuje wszystkie pliki kończące się na ".txt".
• ? (Znak zapytania): Dopasowuje dokładnie jeden znak. file?.txt dopasowuje "file1.txt", "file2.txt", ale nie "file12.txt".
• [] (Nawiasy kwadratowe): Dopasowuje dowolny pojedynczy znak w nawiasach. file[1-3].txt dopasowuje "file1.txt", "file2.txt" i "file3.txt". Możesz również określić zakresy znaków, takie jak [a-z] lub [A-Z]. file[abc].txt dopasowuje "filea.txt", "fileb.txt" i "filec.txt".
• [^] (Daszek w nawiasach kwadratowych): Dopasowuje dowolny pojedynczy znak nie znajdujący się w nawiasach. file[^1-3].txt dopasowałoby "file4.txt", "filea.txt" itd., ale nie "file1.txt", "file2.txt" ani "file3.txt".
• {} (Nawiasy klamrowe - nie są uniwersalnie obsługiwane): Pozwala na określenie wielu alternatyw. file{1,2,3}.txt jest równoważne z file1.txt file2.txt file3.txt. Może być również używane dla bardziej złożonych wzorców, takich jak image.{png,jpg,gif}.

Te podstawowe symbole wieloznaczne można łączyć, aby tworzyć bardziej złożone wzorce. Na przykład, *.log.* dopasowałoby każdy plik kończący się na ".log", po którym następuje dowolne inne rozszerzenie.

Globbing w różnych językach programowania

Chociaż podstawowe koncepcje globbingu pozostają spójne, konkretne implementacje i składnia mogą się nieznacznie różnić w zależności od języka programowania.

Python

Python udostępnia moduł glob do pracy ze wzorcami glob.

            
import glob

# Find all .txt files in the current directory
txt_files = glob.glob("*.txt")
print(txt_files)

# Find all .jpg files in a subdirectory called 'images'
jpg_files = glob.glob("images/*.jpg")
print(jpg_files)

# Recursively find all .py files in the current directory and its subdirectories
py_files = glob.glob("**/*.py", recursive=True)
print(py_files)

            

              
                Copy
              
            
          

Funkcja glob() modułu glob przyjmuje wzorzec glob jako dane wejściowe i zwraca listę pasujących ścieżek plików. Argument recursive=True umożliwia przeszukiwanie podkatalogów, co jest funkcją wprowadzoną w Pythonie 3.5.

Przykład: Pliki internacjonalizacji (i18n) Wyobraź sobie projekt z plikami tłumaczeń zorganizowanymi według kodu języka, np. en.json, fr.json, de.json. Aby znaleźć wszystkie pliki tłumaczeń, możesz użyć: glob.glob("*.json"). Działa to globalnie, niezależnie od konkretnych kodów językowych użytych w nazwach plików.

JavaScript (Node.js)

W Node.js pakiet glob (dostępny przez npm) zapewnia funkcjonalność globbingu.

            
const glob = require("glob");

// Find all .js files in the 'src' directory
glob("src/**/*.js", (err, files) => {
  if (err) {
    console.error(err);
    return;
  }
  console.log(files);
});

            

              
                Copy
              
            
          

Funkcja glob() w Node.js jest asynchroniczna i przyjmuje funkcję zwrotną, która odbiera obiekt błędu i tablicę pasujących ścieżek plików. Wzorzec src/**/*.js rekursywnie przeszukuje wszystkie pliki .js w katalogu src i jego podkatalogach.

Przykład: Znajdowanie plików konfiguracyjnych Wiele projektów JavaScript używa plików konfiguracyjnych, takich jak .eslintrc.js lub webpack.config.js. Możesz użyć glob, aby szybko zlokalizować te pliki: glob("*.config.js").

Java

Java 7 wprowadziła pakiet java.nio.file, który zawiera wsparcie dla globbingu poprzez metodę FileSystem.getPathMatcher().

            
import java.io.IOException;
import java.nio.file.*;
import java.nio.file.attribute.BasicFileAttributes;

public class GlobExample {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        Path startingDir = Paths.get(".");
        String pattern = "glob:**/*.java"; // Recursive search for Java files

        PathMatcher matcher = FileSystems.getDefault().getPathMatcher(pattern);

        Files.walkFileTree(startingDir, new SimpleFileVisitor() {
            @Override
            public FileVisitResult visitFile(Path file, BasicFileAttributes attrs) throws IOException {
                if (matcher.matches(file)) {
                    System.out.println("Found: " + file);
                }
                return FileVisitResult.CONTINUE;
            }
        });
    }
}

            

              
                Copy
              
            
          

Ten przykład używa Files.walkFileTree() do przemierzania systemu plików oraz PathMatcher do sprawdzania, czy każdy plik pasuje do określonego wzorca glob. Wzorzec glob:**/*.java rekursywnie przeszukuje wszystkie pliki .java.

Przykład: Ładowanie plików wtyczek Wyobraź sobie aplikację Java, która ładuje wtyczki z określonego katalogu. Globbing może być użyty do znalezienia wszystkich plików JAR w katalogu wtyczek: glob:plugins/*.jar.

Skrypty Shellowe (Bash)

Globbing jest głęboko zintegrowane z językami skryptowymi shella, takimi jak Bash.

            
#!/bin/bash

# Find all .txt files in the current directory
for file in *.txt;
do
  echo "Found file: $file"
done

# Find all files starting with 'report' in the 'logs' directory
for file in logs/report*;
do
  echo "Found report: $file"
done

#Recursively find all files ending in '.conf'
shopt -s globstar #Enable globstar
for file in **/*.conf;
do
echo "Found conf file: $file"
done


            

              
                Copy
              
            
          

W Bashu wzorce glob są rozwijane bezpośrednio przez shella przed wykonaniem polecenia. Opcja globstar (shopt -s globstar) umożliwia rekursywny globbing za pomocą wzorca **.

Przykład: Skrypty administracji systemem Administratorzy systemów często używają globbingu w skryptach do zarządzania plikami dziennika, plikami konfiguracyjnymi lub innymi zasobami systemowymi. Na przykład, usuwanie wszystkich plików tymczasowych starszych niż określona data może wymagać globbingu w celu zidentyfikowania odpowiednich plików.

Zaawansowane techniki Globbingu

Rozszerzony Globbing (Bash)

Bash oferuje rozszerzone funkcje globbingu, które zapewniają potężniejsze możliwości dopasowywania wzorców. Funkcje te muszą być włączone za pomocą polecenia shopt.

            
#!/bin/bash

shopt -s extglob # Enable extended globbing

# Match files that end in .txt but are NOT named 'important.txt'
for file in !(important).txt;
do
  echo "Found file: $file"
done

# Match files that start with 'data' followed by one or more digits
for file in data+([0-9]).txt;
do
  echo "Found file: $file"
done

            

              
                Copy
              
            
          

Niektóre przydatne wzorce rozszerzonego globbingu:

• ?(pattern): Dopasowuje zero lub jedno wystąpienie wzorca.
• *(pattern): Dopasowuje zero lub więcej wystąpień wzorca.
• +(pattern): Dopasowuje jedno lub więcej wystąpień wzorca.
• @(pattern1|pattern2|pattern3): Dopasowuje jeden z określonych wzorców.
• !(pattern): Dopasowuje wszystko oprócz określonego wzorca.

Łączenie Globbingu z innymi narzędziami

Globbing można bezproblemowo integrować z innymi narzędziami wiersza poleceń w celu wykonywania bardziej złożonych zadań manipulacji plikami.

            
# Find all .txt files and pipe the list to grep to search for the word 'error'
ls *.txt | grep "error"

# Use find with globbing to delete all .tmp files older than 7 days
find . -name "*.tmp" -mtime +7 -delete

            

              
                Copy
              
            
          

Pierwszy przykład używa ls do wyświetlenia wszystkich plików .txt, a następnie przekazuje wynik do grep w celu wyszukania wierszy zawierających słowo "error". Drugi przykład używa find z opcją -name do zlokalizowania wszystkich plików .tmp i opcji -mtime do filtrowania plików starszych niż 7 dni przed ich usunięciem.

Globbing a wyrażenia regularne

Chociaż zarówno globbing, jak i wyrażenia regularne są używane do dopasowywania wzorców, różnią się znacząco złożonością i możliwościami.

Globbing:

• Prosta i intuicyjna składnia.
• Głównie używany do dopasowywania nazw plików.
• Ograniczony zestaw symboli wieloznacznych.
• Szybsze wykonanie dla prostych wzorców.

Wyrażenia Regularne:

• Bardziej złożona składnia z szerszym zakresem metaznaków i kwantyfikatorów.
• Może być używany do dopasowywania wzorców w dowolnym tekście, nie tylko w nazwach plików.
• Potężny i elastyczny dla złożonych scenariuszy dopasowywania wzorców.
• Może być wolniejszy niż globbing dla prostych wzorców z powodu narzutu silnika wyrażeń regularnych.

Ogólnie rzecz biorąc, globbing nadaje się do prostych zadań dopasowywania nazw plików, podczas gdy wyrażenia regularne są lepiej dostosowane do bardziej złożonego przetwarzania tekstu i scenariuszy dopasowywania wzorców.

Najlepsze praktyki stosowania dopasowywania wzorców Glob

• Bądź precyzyjny: Unikaj zbyt ogólnych wzorców, które mogą dopasować niezamierzone pliki. Na przykład, zamiast *, użyj *.txt, aby celować tylko w pliki tekstowe.
• Używaj rekurencji ostrożnie: Rekurencyjny globbing (np. **/*) może być zasobożerny, szczególnie w dużych strukturach katalogów. Rozważ implikacje wydajnościowe przed użyciem wzorców rekurencyjnych.
• Testuj swoje wzorce: Przed uruchomieniem poleceń, które modyfikują lub usuwają pliki w oparciu o wzorce glob, przetestuj wzorce, aby upewnić się, że pasują do zamierzonych plików. Użyj ls lub echo, aby wyświetlić podgląd wyników.
• Zrozum różnice specyficzne dla platformy: Bądź świadomy subtelnych różnic w implementacjach globbingu w różnych systemach operacyjnych i powłokach. Na przykład, wrażliwość na wielkość liter może się różnić.
• Escapuj znaki specjalne: Jeśli musisz dopasować literalny symbol wieloznaczny (np. gwiazdkę), escapuj go za pomocą ukośnika wstecznego (\*).

Przykłady z życia wzięte i przypadki użycia

• Tworzenie stron internetowych: Znajdowanie wszystkich plików obrazów (.jpg, .png, .gif) w katalogu zasobów w celu optymalizacji.
• Analiza danych: Przetwarzanie serii plików dziennika z nazwami takimi jak data_2023-10-26.log, data_2023-10-27.log itd.
• Administracja systemem: Rotacja plików dziennika poprzez identyfikację i archiwizację plików starszych niż określona data.
• Automatyzacja kompilacji: Włączanie lub wyłączanie konkretnych plików lub katalogów podczas procesu kompilacji.
• Generowanie kodu: Lokalizowanie plików szablonów do generowania kodu w oparciu o określone wzorce.
• Zarządzanie konfiguracją: Znajdowanie wszystkich plików konfiguracyjnych w katalogu projektu.

Kwestie bezpieczeństwa

Używając globbingu, kluczowe jest zwrócenie uwagi na potencjalne ryzyka bezpieczeństwa. Jeśli dane wejściowe użytkownika są używane do konstruowania wzorców glob, może to prowadzić do niezamierzonego dostępu lub modyfikacji plików. Aby złagodzić te ryzyka:

• Sanityzuj dane wejściowe użytkownika: Zawsze waliduj i sanityzuj dane wejściowe użytkownika przed użyciem ich we wzorcach glob, aby zapobiec złośliwym wzorcom.
• Ogranicz dostęp: Upewnij się, że proces uruchamiający operację globbingu ma najmniejsze niezbędne uprawnienia do dostępu i modyfikacji plików.
• Używaj bezpiecznych alternatyw: W sytuacjach, gdy bezpieczeństwo jest najważniejsze, rozważ użycie bardziej kontrolowanych interfejsów API systemu plików zamiast polegania wyłącznie na globbingu.

Podsumowanie

Dopasowywanie wzorców glob to potężne i wszechstronne narzędzie do odkrywania i filtrowania ścieżek plików. Jego prosta składnia i szeroka dostępność sprawiają, że jest to niezbędna umiejętność dla programistów, administratorów systemów i każdego, kto pracuje z plikami i katalogami. Rozumiejąc podstawowe koncepcje, warianty składni i najlepsze praktyki, możesz wykorzystać globbing do usprawnienia przepływu pracy i efektywnego automatyzowania zadań zarządzania plikami. Niezależnie od tego, czy piszesz skrypty shellowe, rozwijasz aplikacje, czy zarządzasz serwerami, globbing zapewnia zwięzły i wydajny sposób interakcji z systemem plików.