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一、背景

日常使用 Python 读取数据时一般都是 jsoncsvtxtxlsx 等格式,或者直接从数据库读取。

针对大数据量一般存储为 csv 格式,但文件占用空间比较大,保存和加载速度也较慢。

feather 便是一种速度更快、更加轻量级(压缩后)的二进制保存格式。

二、feather是什么?

Feather 是一种用于存储数据帧的数据格式。

一句话描述:高速读写压缩二进制文件

Feather 其实是 Apache Arrow 项目中包含的一种数据格式,但是由于其优异的性能,该文件格式也被单独打包,放在 pip 中进行安装。

Pandas 也支持对 Feather 的读写操作。

最初是为了 PythonR 之间快速交互而设计的,初衷很简单,就是尽可能高效地完成数据在内存中转换的效率。

难能可贵的是,RJuliapython 均可以解析 feather ,可以说是3种语言之间进行交互的强力工具了,读写速度一流。

现在 Feather 也不仅限于 PythonR ,基本每种主流的编程语言中都可以用 Feather 文件。

不过,它的数据格式并不是为长期存储而设计的,仅限于一般的短期存储。

— 此处不好理解:长期?短期?如何界定?

— 如果长期储存,feather 的空间压缩并不是最好的,可以了解下 Parquet。feather也可以长期存储,只不过不是最优解。

三、使用方法

Python 中,可以通过 pandasFeather 两种方式进行操作。

但建议不要使用 pandas 自带的 to_featherread_feather 。因为版本兼容性的问题,直接使用 feather 自带的 api 更优。

1.安装

注意:不要直接使用 pip install feather 进行安装,能正常显示安装但是读取时会报错 ImportError: cannot import name 'getuid' from 'os' D:anacondalibos.py)

# pip
pip install feather-format
# 依赖会安装:pyarrow-5.0.0-cp38-cp38-win_amd64.whl

# conda
conda install -c conda-forgefeather-format # 测试报错

2.测试数据集

构建一个 5 列、1000 万行随机数。

import feather
import pandas as pd
import numpy as np

import os
os.chdirr'C:Users111Desktop')

np.random.seed = 2021
df_size = 10000000

df = pd.DataFrame{
    'a': np.random.randdf_size),
    'b': np.random.randdf_size),
    'c': np.random.randdf_size),
    'd': np.random.randdf_size),
    'e': np.random.randdf_size)
    })
df.head)
'''
          a         b         c         d         e
0  0.515694  0.879751  0.346675  0.998066  0.647965
1  0.648172  0.044250  0.546985  0.668001  0.460173
2  0.774530  0.354780  0.034965  0.259252  0.037479
3  0.843657  0.956277  0.059882  0.394459  0.088319
4  0.263218  0.409887  0.149357  0.971544  0.657425
'''

3.pandas操作方式

保存

可以直接利用 DataFrame.to_feather) 进行保存。使用语法为:

df.to_featherpath, compression, compression_level)
# -- path:文件路径
# -- compression:是否压缩以及如何压缩,支持(zstd/uncompressde/lz4)三种方式
# -- compression_level:压缩水平(lz4不支持该参数)

df.to_feather'data.feather')

加载

df = pd.read_feather'data.feather')

4.feather操作方式

原生 feather 方式与 pandas 操作方式类似,速度也差不多。

保存

feather.write_dataframedf, 'data2.feather')

加载

df = feather.read_dataframe'data2.feather')

5.csv VS feather

写入速度对比

# 导入时间模块
import time

# 1.传统csv方式
start = time.time)
df.to_csv'data_csv.csv')
end = time.time)
print'CSV Running time: %s Seconds' % end-start))

# 2.原生feather
start = time.time)
feather.write_dataframedf, 'data_feather_ys.feather')
end = time.time)
print'YS-feather Running time: %s Seconds' % end-start))

# 3.pandas-feather
start = time.time)
df.to_feather'data_feather_pd.feather')
end = time.time)
print'Pd-feather Running time: %s Seconds' % end-start))
'''
CSV Running time: 93.85435080528259 Seconds
YS-feather Running time: 0.3590412139892578 Seconds
Pd-feather Running time: 4.7694432735443115 Seconds
'''

读取速度对比

# 导入时间模块
import time

# 1.传统csv方式
start = time.time)
df1 = pd.read_csv'data_csv.csv')
end = time.time)
print'CSV Running time: %s Seconds' % end-start))

# 2.原生feather
start = time.time)
df2 = feather.read_dataframe'data_feather_ys.feather')
end = time.time)
print'YS-feather Running time: %s Seconds' % end-start))

# 3.pandas-feather
start = time.time)
df3 = pd.read_feather'data_feather_pd.feather')
end = time.time)
print'Pd-feather Running time: %s Seconds' % end-start))

'''
CSV Running time: 11.32979965209961 Seconds
YS-feather Running time: 0.34105563163757324 Seconds
Pd-feather Running time: 0.45678043365478516 Seconds
'''

文件大小对比

# 肉眼对比
data_csv.csv             -- 0.97G
data_feather_ys.feather  -- 381M
data_feather_pd.feather  -- 381M

# 利用os获取文件大小(单位:MB)
import os
def get_FileSizefilePath):
    filePath = strfilePath)
    fsize = os.path.getsizefilePath)
    fsize = fsize / float1024 * 1024)
    return roundfsize, 2)

printget_FileSize'data_feather_ys.feather'))
printget_FileSize'data_feather_pd.feather'))
printget_FileSize'data_csv.csv'))
381.57 MB
381.57 MB
1003.63 MB

# 计算压缩率
standart_ratio = os.stat'data_feather_ys.feather').st_size / os.stat'data_csv.csv').st_size
printf'Standart feather compression ratio is {standart_ratio*100 :.1f}%')
# Standart feather compression ratio is 38.0%

四、总结

Feather 相比 csv 格式拥有明显的性能提升。

适合中型数据(GB为单位的数据),比如4GB的csv文件,可能只占用700M的feather文件空间
读写速度远胜csv,而且相比较于数据库又具有便携的优势,可以作为很好的中间媒介来传输数据
类似于csv,feather也支持从源文件中仅读取所需要的列,可以减少内存的使用

df = pd.read_featherpath='data.feather', columns=["a","b","c"])

Parquet 是一种追求更多的压缩空间的数据格式,也可以考虑替代 csv 格式。

参考链接:再见 CSV,速度提升 150 倍!

参考链接python读feather格式文件

参考链接:feather——高性能的python数据读写

参考链接:轻如“鸿毛(Feather)”的文件格式却重于泰山