Python 的标准库是随 Python 安装包自带的、无需额外pip安装的库集合，覆盖了系统交互、数据处理、网络通信、文件 IO、并发编程等各类场景。以下是按功能分类的核心标准库。
1、python自带标准库总览
标准库对应的就是第三方库，就像一个单位里面的存在有编制的正式工与合同工。
所谓标准库，就是哪些使用场景非常多，非常频繁，且具有通用性的功能。
| 分类 | 标准库名称 | 核心作用 |
|---|---|---|
| 系统与资源管理类 | os |
与操作系统交互（文件 / 目录操作、路径处理、环境变量、进程管理等） |
| 系统与资源管理类 | sys |
访问 Python 解释器参数（命令行参数、退出程序、模块搜索路径等） |
| 系统与资源管理类 | shutil |
高级文件 / 目录操作（复制、移动、删除非空目录等） |
| 系统与资源管理类 | pathlib |
面向对象的路径处理（替代os.path，简化路径操作） |
| 数据结构与数学工具类 | collections |
扩展数据结构（defaultdict、deque、Counter等增强版容器） |
| 数据结构与数学工具类 | datetime |
日期 / 时间处理（时间表示、格式转换、时间差计算） |
| 数据结构与数学工具类 | math |
数学运算（三角函数、对数、常量pi/e等） |
| 数据结构与数学工具类 | random |
生成随机数 / 随机选择（整数、元素选择、概率分布等） |
| 数据结构与数学工具类 | operator |
提供运算符对应的函数（如add对应+，用于函数式编程） |
| 文件与数据格式处理类 | io |
基础 IO 操作（内存字符串 / 字节流StringIO/BytesIO） |
| 文件与数据格式处理类 | json |
JSON 数据序列化 / 反序列化（Python 对象与 JSON 字符串互转） |
| 文件与数据格式处理类 | csv |
读写 CSV 格式文件（表格数据的解析与生成） |
| 文件与数据格式处理类 | pickle |
Python 对象序列化（将对象保存为二进制文件或恢复） |
| 文件与数据格式处理类 | xml |
XML 格式处理（解析、生成 XML 文档，如xml.etree.ElementTree） |
| 网络与通信类 | socket |
底层网络通信（TCP/UDP 套接字，实现客户端 / 服务器交互） |
| 网络与通信类 | urllib |
HTTP 请求工具（发送 GET/POST、解析 URL 参数） |
| 网络与通信类 | http |
HTTP 协议工具（搭建简易 HTTP 服务器、发送 HTTP 请求） |
| 网络与通信类 | smtplib/email |
邮件通信（smtplib连接服务器，email构造邮件内容） |
| 文本与正则处理类 | re |
正则表达式工具（字符串匹配、提取、替换） |
| 文本与正则处理类 | string |
字符串工具（字符集、字符串模板等） |
| 并发与异步编程类 | threading |
多线程编程（创建线程、线程锁等） |
| 并发与异步编程类 | multiprocessing |
多进程编程（利用多核 CPU，规避 GIL 限制） |
| 并发与异步编程类 | concurrent.futures |
简洁并发接口（线程池ThreadPoolExecutor、进程池ProcessPoolExecutor） |
| 并发与异步编程类 | asyncio |
异步 IO 编程（async/await语法，高效处理 IO 密集型任务） |
| 调试、日志与测试类 | logging |
日志记录（按级别输出日志、写入文件） |
| 调试、日志与测试类 | pdb |
命令行调试器（断点、单步执行等调试操作） |
| 调试、日志与测试类 | unittest |
单元测试框架（编写测试用例、断言、测试套件） |
| 调试、日志与测试类 | traceback |
获取异常回溯信息（打印详细错误栈） |
| 其他常用工具类 | itertools |
高效迭代工具（循环、笛卡尔积、迭代器拼接等） |
| 其他常用工具类 | functools |
函数式编程工具（缓存lru_cache、固定参数partial等） |
| 其他常用工具类 | sqlite3 |
操作 SQLite 数据库（轻量级文件数据库，无需额外服务） |
| 其他常用工具类 | tkinter |
简易 GUI 开发（搭建图形界面窗口程序） |
2、系统与资源管理类
2.1 详细介绍python中的os库
代码中的os是 Python 的标准库模块 （全称 Operating System，无需额外安装，Python 默认自带），其核心作用是提供与操作系统交互的统一接口，可以在 Windows、Linux、macOS 等不同系统下，以一致的方式完成 "文件 / 目录操作、路径处理、进程管理、环境变量读取" 等操作系统相关的任务。
2.1.1、os模块的核心作用（按常用场景分类）
这是os模块最常用的功能，用于管理文件、文件夹的创建、删除、重命名、遍历等：
os.mkdir("new_dir")：创建单个目录；os.makedirs("dir1/dir2")：递归创建多级目录；os.rmdir("empty_dir")：删除空目录；os.remove("test.txt")：删除文件；os.rename("old.txt", "new.txt")：重命名文件 / 目录；os.listdir(".")：列出当前目录下的所有文件 / 目录。
2.2.2、 os库单独详细讲解
（1）. os.mkdir(path, mode=0o777)：创建单个目录，第一个参数是是必须的，第二个参数大多数情况下，可以不写
| 规则项 | 说明 |
|---|---|
| 参数要求 | - path：需创建的单个层级目录路径 （如"new_dir"，不能是"dir1/dir2"）；- mode：目录权限（默认0o777，受系统 umask 限制，通常无需手动改）。 |
| 使用限制 | 仅能创建1 级目录 ，且该目录的父目录必须已存在 （比如创建"a/b"会报错，因为a不存在）。 |
| 常见异常 | - FileExistsError：目标目录已存在；- FileNotFoundError：父目录不存在；- 无权限创建目录。 |
| 注意事项 | 若需创建多级目录，需改用os.makedirs()。 |
- 权限分为 3 个维度：所有者（user）、所属组（group）、其他用户（others）；这3个权限分别对应的就是，以下几个所有者，现在对应的就是admin，guest
- 每个维度的权限由 "读（r=4）、写（w=2）、执行（x=1）" 的数值之和表示；
0o777的含义：所有者、所属组、其他用户都拥有 ** 读（r）、写（w）、执行（x）** 权限（因为4+2+1=7，三个维度都取 7）。- 即3种用户，都具有读写，和执行权（这里的读和写，都好理解，就是执行权，可能有不太直观，执行权：能否将这个文件作为 "可执行程序 / 脚本" 直接运行。）
很多初学者可能存在的一个疑问，什么叫做父级目录必须存在，以及我们创建的文件夹，它上面的父级文件夹究竟是啥？
此时这个目录会被创建在 Python 脚本的「当前工作目录」 中。如果不想让创建的路径在默认文件夹，也可以这样写： os.mkdir（"D:/python_demo/new_dir")
"当前工作目录" 是指：你运行这个 Python 脚本时，终端 / 命令行所处的目录，或者 IDE（如 PyCharm）中配置的 "工作目录"。
你可以用
os.getcwd()查看当前工作目录的具体位置，例如：python
pythonimport os # 查看当前工作目录 print("当前工作目录：", os.getcwd()) # 创建目录（仅写最后一级，即相对路径） os.mkdir("new_dir") # 此时new_dir会被创建在上面打印的"当前工作目录"里
（2）. os.makedirs(name, mode=0o777, exist_ok=False)：递归创建多级目录
| 规则项 | 说明 |
|---|---|
| 参数要求 | - name：需创建的多级目录路径 （如"dir1/dir2/dir3"）；- mode：目录权限（同os.mkdir）；- exist_ok：布尔值，默认False（目录已存在则报错）；设为True时，目录已存在不会报错。 |
| 使用限制 | 可自动创建路径中所有不存在的父目录（比如"a/b/c"，若a、a/b都不存在，会自动递归创建）。 |
| 常见异常 | - FileExistsError：exist_ok=False且目标目录已存在；- PermissionError：无权限创建目录。 |
| 注意事项 | 开发中常用exist_ok=True避免 "目录已存在" 的报错，简化代码。 |
写法上，需要注意其他几个同为路径设置的函数，都是采取每一个字符的前两个字母，但是这个比较罕见的采取的是全写。
需要注意的是，文件还是默认在当前工作目录，如果不想让创建的路径在默认文件夹，也可以这样写： os.makedirs("C:/python_demo/new_dir")，同理最后两个参数，一般可以不设置。
（3）. os.rmdir(path)：删除空目录
| 规则项 | 说明 |
|---|---|
| 参数要求 | path：需删除的空目录路径。 |
| 使用限制 | 仅能删除空目录 （目录内有文件 / 子目录时会报错）（这个性质是核心，我们也可以利用这个特性，来判断一个文件夹中是否有文件或包含了子文件夹）。 |
| 常见异常 | - FileNotFoundError：目标目录不存在；- OSError：目录非空（无法删除）；- PermissionError：无权限删除目录。 |
| 注意事项 | 若需删除非空目录，需改用shutil.rmtree()（shutil是标准库，需额外导入）。 |
仅删除指定路径对应的「最后一级目录」，父级目录不会被删除。
（4）. os.remove(path)：删除文件
| 规则项 | 说明 |
|---|---|
| 参数要求 | path：需删除的文件路径。 |
| 使用限制 | 仅能删除文件，不能删除目录（删除目录会报错）。 |
| 常见异常 | - FileNotFoundError：目标文件不存在；- IsADirectoryError：路径是目录（不是文件）；- PermissionError：无权限删除文件。 |
| 注意事项 | 此操作不可逆，删除前建议先通过os.path.isfile(path)确认是文件。 |
注意与rmdir函数的区别，一个是删除路径中的文件夹，其中dir就是指路径。
path必须指定到「具体的文件」（包含文件名 + 后缀），不能是目录
（5）. os.rename(src, dst)：重命名 / 移动文件 / 目录
| 规则项 | 说明 |
|---|---|
| 参数要求 | - src：原文件 / 目录的路径；- dst：新文件 / 目录的路径。 |
| 使用限制 | - 若dst是已存在的文件 ：会直接覆盖（不可逆）；- 若dst是已存在的目录 ：会报错（无法覆盖目录）；- 支持 "移动文件 / 目录"（比如os.rename("a.txt", "dir1/a.txt")，需dir1已存在）。 |
| 常见异常 | - FileNotFoundError：src不存在；- FileExistsError：dst是已存在的目录；- PermissionError：无权限操作。 |
| 注意事项 | - 跨文件系统（比如从 C 盘移动到 D 盘）时，部分系统可能不支持，建议改用shutil.move()；- 重命名前建议确认dst不存在（避免覆盖）。 |
（6）. os.listdir(path='.')：列出目录下的所有内容
| 规则项 | 说明 |
|---|---|
| 参数要求 | - path：目标目录路径，默认值"."（代表当前工作目录）。 |
| 使用限制 | 返回目录下的直接子项列表（仅包含文件名 / 子目录名，不递归列出子目录内的内容），返回结果是字符串列表。 |
| 常见异常 | - FileNotFoundError：目标目录不存在；- NotADirectoryError：path是文件（不是目录）；- PermissionError：无权限访问目录。 |
| 注意事项 | 若需递归遍历目录所有内容，需结合os.walk()使用。 |
以上函数实战整体代码：
python
import os
# ==================== 1. 用 os.mkdir 创建单级目录 ====================
target_dir = "demo_dir" # 要创建的单级目录名
try:
os.mkdir(target_dir) # 创建单级目录
print(f"✅ 已通过 os.mkdir 创建单级目录：{target_dir}")
except FileExistsError:
print(f"⚠️ 目录 {target_dir} 已存在，跳过创建")
# ==================== 2. 创建测试文件（为后续 os.remove 做准备） ====================
file_name = "test_file.txt"
file_path = os.path.join(target_dir, file_name) # 拼接文件的完整路径，就是将路径和文件名拼装
with open(file_path, "w", encoding="utf-8") as f:
f.write("这是是写入文件test_file.txt的内容")
print(f"✅ 已创建测试文件：{file_path}")
# ==================== 3. 用 os.listdir 列出目录下的内容 ====================
dir_content = os.listdir(target_dir) # 列出 target_dir 下的所有文件/子目录
print(f"\n🔍 通过 os.listdir 查看 {target_dir} 的内容：{dir_content}")
# ==================== 4. 用 os.rename 重命名文件 ====================
new_file_name = "renamed_file.txt"
new_file_path = os.path.join(target_dir, new_file_name)
os.rename(file_path, new_file_path) # 重命名文件（原路径 → 新路径）
print(f"🔄 已通过 os.rename 将文件重命名为：{new_file_path}")
# ==================== 5. 再次用 os.listdir 查看重命名后的目录内容 ====================
updated_content = os.listdir(target_dir)
print(f"🔍 重命名后 {target_dir} 的内容：{updated_content}")
# ==================== 6. 用 os.rename 重命名目录 ====================
new_dir_name = "renamed_demo_dir"
os.rename(target_dir, new_dir_name) # 重命名目录（原目录名 → 新目录名）
print(f"🔄 已通过 os.rename 将目录重命名为：{new_dir_name}")
# ==================== 7. 用 os.remove 删除文件 ====================
final_file_path = os.path.join(new_dir_name, new_file_name)
os.remove(final_file_path) # 删除指定路径的文件（必须精确到文件名）
print(f"❌ 已通过 os.remove 删除文件：{final_file_path}")
# ==================== 8. 用 os.rmdir 删除空目录 ====================
try:
os.rmdir(new_dir_name) # 删除空目录（目录内已无文件，满足删除条件）
print(f"❌ 已通过 os.rmdir 删除空目录：{new_dir_name}")
except OSError:
print(f"⚠️ 目录 {new_dir_name} 非空，无法用 os.rmdir 删除")
print("\n🎉 所有 os 函数（mkdir/rmdir/remove/rename/listdir）演示完成！")2. 路径处理（通过os.path子模块）
os.path是os模块的子模块，专门用于处理文件路径 （自动适配不同系统的路径分隔符，如 Windows 的\、Linux 的/），代码中os.path.exists("test.txt")就属于这类操作：
os.path.exists(path)：判断指定路径（文件 / 目录）是否存在os.path.join("dir", "file.txt")：拼接路径 （跨平台安全，比如 Windows 下会生成dir\file.txt，Linux 下生成dir/file.txt）；（这个功能很关键）os.path.isfile(path)：判断路径是否为文件；os.path.isdir(path)：判断路径是否为目录；os.path.abspath(path)：获取路径的绝对路径。
这里需要澄清一个概念，这里的path是属于os的一个子模块。
python
import os
# ==================== 1. os.path.join：跨平台拼接路径 ====================
# 场景：拼接目录和文件名，自动适配Windows(\)和Linux/macOS(/)
dir_name = "test_folder"
file_name = "demo.txt"
# 拼接路径（无需手动加/或\，Python自动处理）
join_path = os.path.join(dir_name, file_name)
print(f"1. os.path.join 拼接结果：{join_path}")
# 补充：也可以拼接多级目录
multi_join_path = os.path.join("parent", "child", "file.csv")
print(f" 多级路径拼接结果：{multi_join_path}\n")
# ==================== 2. os.path.abspath：获取绝对路径 ====================
# 场景：把相对路径转为绝对路径（显示文件/目录在电脑中的完整位置）
relative_path = join_path # 上面拼接的相对路径
abs_path = os.path.abspath(relative_path)
print(f"2. {relative_path} 的绝对路径：{abs_path}\n")
# ==================== 准备测试文件/目录（为后续判断做准备） ====================
# 创建测试目录
os.makedirs(dir_name, exist_ok=True)
# 创建测试文件
with open(join_path, "w", encoding="utf-8") as f:
f.write("测试内容")
# ==================== 3. os.path.exists：判断路径是否存在 ====================
# 场景：操作文件/目录前先判断是否存在，避免报错
# 检查文件是否存在
file_exists = os.path.exists(join_path)
print(f"3. 文件 {join_path} 是否存在：{file_exists}")
# 检查目录是否存在
dir_exists = os.path.exists(dir_name)
print(f" 目录 {dir_name} 是否存在：{dir_exists}")
# 检查不存在的路径
non_exists_path = "non_exist_file.txt"
non_exists = os.path.exists(non_exists_path)
print(f" 不存在的路径 {non_exists_path} 是否存在：{non_exists}\n")
# ==================== 4. os.path.isfile：判断是否为文件 ====================
# 场景：区分路径是文件还是目录
is_file = os.path.isfile(join_path)
is_file_fake = os.path.isfile(dir_name) # 把目录路径传入
print(f"4. {join_path} 是否为文件：{is_file}")
print(f" {dir_name} 是否为文件：{is_file_fake}\n")
# ==================== 5. os.path.isdir：判断是否为目录 ====================
# 场景：和isfile配合，精准识别路径类型
is_dir = os.path.isdir(dir_name)
is_dir_fake = os.path.isdir(join_path) # 把文件路径传入
print(f"5. {dir_name} 是否为目录：{is_dir}")
print(f" {join_path} 是否为目录：{is_dir_fake}\n")
# ==================== 清理测试文件/目录（保持环境整洁） ====================
os.remove(join_path) # 删除测试文件
os.rmdir(dir_name) # 删除测试目录
print("✅ 测试文件/目录已清理完成")3. 进程与系统管理
用于和操作系统的进程、系统信息交互：
os.system("echo hello")：执行系统命令（返回命令的退出状态码）；os.popen("ls -l")：执行系统命令并获取输出结果；os.getpid()：获取当前 Python 进程的 ID；os.getcwd()：获取当前工作目录。（这个函数经常用）
4. 环境变量操作
用于读取、设置系统环境变量：
os.environ：获取系统环境变量的字典（如os.environ.get("PATH")可查看系统的 PATH 路径）；os.environ["MY_VAR"] = "value"：设置临时环境变量（仅在当前 Python 进程有效）。
5. 系统信息获取
获取操作系统的基础信息：
os.name：获取系统类型（Windows 下返回nt，Linux/macOS 下返回posix）；os.uname()：获取系统详细信息（仅 Linux/macOS 支持）。