程序（软件）打开文件的工作原理？
程序打开文件这事儿，说起来不复杂，但背后涉及的门道还真不少。咱们就一点点捋，把这事儿给掰开了揉碎了讲清楚。
想象一下，你是个侦探，要找某个藏在箱子里的秘密文件。程序要打开文件，过程也差不多，只不过它操作的对象是硬盘、闪存或者云端存储上的数据。
第一步：告诉“我”要找什么
最开始，程序需要知道你要找的是哪个文件。这通常通过文件名来指定。比如，你要打开“我的文档.txt”，程序就知道它要找的文件名字叫什么，以及它大概在哪个地方。
这个“地方”可不是简单地说“在我的电脑里”。硬盘不是一个简单的箱子，而是由无数个小格子组成的巨大仓库。文件被拆分成一小块一小块的数据（我们称之为“数据块”或“扇区”），分散地存放在这些小格子里。文件名只是一个“索引卡”，上面写着文件的名字和这些数据块在仓库里到底在哪儿。
第二步：操作系统——总管家上线
程序本身并不能直接去硬盘上翻箱倒柜。它需要通过一个中间人——操作系统（OS）——来完成这件事。操作系统就像这个巨大仓库的总管家，它知道每个数据块的位置，谁属于哪个文件，以及哪些格子是空的，哪些已经被占用了。
当你告诉程序你要打开某个文件时，程序会把这个请求，连同文件名一起，提交给操作系统。
第三步：找到文件的“地图”
操作系统拿到文件名后，会去文件系统里查找这个文件的信息。文件系统就像一个详细的地图，记录着所有文件的名字、大小、创建日期、修改日期等等元数据，更重要的是，它会记录这个文件的数据块都分散在硬盘的哪些具体位置。
想象一下，文件系统就像一个图书馆的目录索引。你输入书名，它就告诉你这本书在哪个书架的哪个位置。操作系统找到这个“索引”，就能知道文件的所有数据块都在硬盘的哪里。
第四步：预留一块“地盘”——文件句柄
一旦操作系统找到了文件的位置信息，它会为这个即将被打开的文件在内存中分配一块区域。这块内存区域就像是为你的侦探工作准备的一个临时桌子，用来放文件里找到的线索。
同时，操作系统会给这个文件创建一个叫做文件句柄（File Handle）的东西。你可以把文件句柄想象成一张写着“这个文件我已经拿到了，并且正在处理”的临时通行证。这个句柄是一个数字标识，程序通过它来引用这个已经打开的文件，而不是每次都得重新告诉操作系统文件名。每次程序想要对这个文件进行读写操作，都会用这个句柄来指代。
第五步：把数据搬回“桌子”——读入内存
现在，操作系统知道文件的数据块都在硬盘的哪些位置了。它会根据文件系统提供的“地图”，把这些分散在硬盘上的数据块，一块一块地读取出来，然后复制到之前为这个文件预留好的内存区域里。
这个过程，就是我们常说的“加载文件”或者“读取文件”。数据从速度相对较慢的硬盘（或者其他存储介质）传输到速度快得多的内存中，这样程序才能快速地对这些数据进行处理。
第六步：程序开始“阅读”
一旦文件的数据被加载到内存中，并且程序获得了文件句柄，程序就可以通过操作系统提供的接口，开始“阅读”这些内存中的数据了。
比如，一个文本编辑器会逐行读取内存中的文本数据，然后显示在屏幕上。一个图片查看器会读取图片文件的数据，并将其渲染成图像。一个音频播放器会读取音频数据，并将其转化为声音播放出来。
第七步：操作和关闭——工作完成后的“归还”
在程序打开文件的过程中，它可能会对文件进行各种操作，比如修改、保存等等。这些操作也都需要通过操作系统来完成。程序告诉操作系统“我想修改这个文件的某个部分”，操作系统就会在内存中进行修改，等到程序执行保存操作时，操作系统再将修改后的数据写回硬盘上的原始位置（或者新位置）。
当程序不再需要这个文件时，它会通知操作系统“我用完了，可以把这个文件还回去了”。这个过程叫做关闭文件（Close File）。操作系统会做几件事情：
释放内存： 将之前为这个文件分配的内存空间释放掉，让其他程序可以使用。
刷新缓存： 如果程序在内存中对文件进行了修改但还没有来得及写回硬盘，操作系统会确保这些修改被写回到硬盘上，以免数据丢失。
回收文件句柄： 销毁之前创建的文件句柄，表示这个文件不再被任何程序活跃地使用。
一些细节补充，让事情更清晰：
文件系统类型： 不同的操作系统使用不同的文件系统，比如Windows的NTFS、FAT32，Linux的ext4等。这些文件系统在组织和管理文件的方式上略有差异，但核心原理是相似的。
权限控制： 在这个过程中，操作系统还会检查程序是否有权限访问这个文件。比如，你可能没有权限打开系统核心配置文件，或者你只能读取某个文件而不能修改它。
缓存和优化： 为了提高效率，操作系统和硬盘本身也会进行一些缓存和优化。比如，如果一个文件经常被访问，操作系统可能会将其部分数据保留在内存中，下次打开时会更快。
并发访问： 如果多个程序同时尝试打开同一个文件，操作系统需要管理这种并发访问，确保数据的完整性和一致性。这通常涉及到锁定机制，防止多个程序同时修改文件而产生冲突。
总而言之，程序打开文件并不是直接去硬盘上抓取数据，而是通过操作系统这个中间层，由操作系统去文件系统中查找文件的位置信息，找到后将数据读取到内存，并给程序一个“通行证”（文件句柄），程序再通过这个通行证来操作内存中的数据。最后，程序用完文件后，会告诉操作系统释放相关的资源。这个流程虽然听起来有些复杂，但正是由于操作系统的存在，我们才能够如此方便地使用各种软件来处理文件，而无需关心底层复杂的硬件操作细节。
想象一下，你是个侦探，要找某个藏在箱子里的秘密文件。程序要打开文件，过程也差不多，只不过它操作的对象是硬盘、闪存或者云端存储上的数据。
第一步：告诉“我”要找什么
最开始，程序需要知道你要找的是哪个文件。这通常通过文件名来指定。比如，你要打开“我的文档.txt”，程序就知道它要找的文件名字叫什么，以及它大概在哪个地方。
这个“地方”可不是简单地说“在我的电脑里”。硬盘不是一个简单的箱子，而是由无数个小格子组成的巨大仓库。文件被拆分成一小块一小块的数据（我们称之为“数据块”或“扇区”），分散地存放在这些小格子里。文件名只是一个“索引卡”，上面写着文件的名字和这些数据块在仓库里到底在哪儿。
第二步：操作系统——总管家上线
程序本身并不能直接去硬盘上翻箱倒柜。它需要通过一个中间人——操作系统（OS）——来完成这件事。操作系统就像这个巨大仓库的总管家，它知道每个数据块的位置，谁属于哪个文件，以及哪些格子是空的，哪些已经被占用了。
当你告诉程序你要打开某个文件时，程序会把这个请求，连同文件名一起，提交给操作系统。
第三步：找到文件的“地图”
操作系统拿到文件名后，会去文件系统里查找这个文件的信息。文件系统就像一个详细的地图，记录着所有文件的名字、大小、创建日期、修改日期等等元数据，更重要的是，它会记录这个文件的数据块都分散在硬盘的哪些具体位置。
想象一下，文件系统就像一个图书馆的目录索引。你输入书名，它就告诉你这本书在哪个书架的哪个位置。操作系统找到这个“索引”，就能知道文件的所有数据块都在硬盘的哪里。
第四步：预留一块“地盘”——文件句柄
一旦操作系统找到了文件的位置信息，它会为这个即将被打开的文件在内存中分配一块区域。这块内存区域就像是为你的侦探工作准备的一个临时桌子，用来放文件里找到的线索。
同时，操作系统会给这个文件创建一个叫做文件句柄（File Handle）的东西。你可以把文件句柄想象成一张写着“这个文件我已经拿到了，并且正在处理”的临时通行证。这个句柄是一个数字标识，程序通过它来引用这个已经打开的文件，而不是每次都得重新告诉操作系统文件名。每次程序想要对这个文件进行读写操作，都会用这个句柄来指代。
第五步：把数据搬回“桌子”——读入内存
现在，操作系统知道文件的数据块都在硬盘的哪些位置了。它会根据文件系统提供的“地图”，把这些分散在硬盘上的数据块，一块一块地读取出来，然后复制到之前为这个文件预留好的内存区域里。
这个过程，就是我们常说的“加载文件”或者“读取文件”。数据从速度相对较慢的硬盘（或者其他存储介质）传输到速度快得多的内存中，这样程序才能快速地对这些数据进行处理。
第六步：程序开始“阅读”
一旦文件的数据被加载到内存中，并且程序获得了文件句柄，程序就可以通过操作系统提供的接口，开始“阅读”这些内存中的数据了。
比如，一个文本编辑器会逐行读取内存中的文本数据，然后显示在屏幕上。一个图片查看器会读取图片文件的数据，并将其渲染成图像。一个音频播放器会读取音频数据，并将其转化为声音播放出来。
第七步：操作和关闭——工作完成后的“归还”
在程序打开文件的过程中，它可能会对文件进行各种操作，比如修改、保存等等。这些操作也都需要通过操作系统来完成。程序告诉操作系统“我想修改这个文件的某个部分”，操作系统就会在内存中进行修改，等到程序执行保存操作时，操作系统再将修改后的数据写回硬盘上的原始位置（或者新位置）。
当程序不再需要这个文件时，它会通知操作系统“我用完了，可以把这个文件还回去了”。这个过程叫做关闭文件（Close File）。操作系统会做几件事情：
释放内存： 将之前为这个文件分配的内存空间释放掉，让其他程序可以使用。
刷新缓存： 如果程序在内存中对文件进行了修改但还没有来得及写回硬盘，操作系统会确保这些修改被写回到硬盘上，以免数据丢失。
回收文件句柄： 销毁之前创建的文件句柄，表示这个文件不再被任何程序活跃地使用。
一些细节补充，让事情更清晰：
文件系统类型： 不同的操作系统使用不同的文件系统，比如Windows的NTFS、FAT32，Linux的ext4等。这些文件系统在组织和管理文件的方式上略有差异，但核心原理是相似的。
权限控制： 在这个过程中，操作系统还会检查程序是否有权限访问这个文件。比如，你可能没有权限打开系统核心配置文件，或者你只能读取某个文件而不能修改它。
缓存和优化： 为了提高效率，操作系统和硬盘本身也会进行一些缓存和优化。比如，如果一个文件经常被访问，操作系统可能会将其部分数据保留在内存中，下次打开时会更快。
并发访问： 如果多个程序同时尝试打开同一个文件，操作系统需要管理这种并发访问，确保数据的完整性和一致性。这通常涉及到锁定机制，防止多个程序同时修改文件而产生冲突。
总而言之，程序打开文件并不是直接去硬盘上抓取数据，而是通过操作系统这个中间层，由操作系统去文件系统中查找文件的位置信息，找到后将数据读取到内存，并给程序一个“通行证”（文件句柄），程序再通过这个通行证来操作内存中的数据。最后，程序用完文件后，会告诉操作系统释放相关的资源。这个流程虽然听起来有些复杂，但正是由于操作系统的存在，我们才能够如此方便地使用各种软件来处理文件，而无需关心底层复杂的硬件操作细节。
网友意见
各种文件格式的区别在于存储的结构。用某个程序（比如word）打开某个格式的文件（比如a.docx），实际上是word以二进制读入文件的内容，然后按照存储的结构解析，显示。
题主可是网上查一下各种文件格式（比如BMP，这个比较简单）的存储结构了解一下。
至于只能通过特定的程序打开某一格式的文件，这个很难。因为即便你定义了一个没人知道的而且十分复杂的格式，别人也可以进行分析从而了解。不过有难有易。这倒有点类似反编译。
另外一个思路是加密。
不过这并没有什么卵用，实际中反而是使用已经存在了的格式。比如Java的jar包与Android的apk包实际上都是zip压缩格式。
所谓的文件格式应该叫文件储存格式，官方都有详细定义文档的，或者说有自己提供的操作DLL链接库，前者是公开操作，后者是在限定范围内提供指定功能操作。
最浅白的理解不涉及太复杂的tab结构，就是说，你可以定义你的文件格式 1k为一个储存数据tab，然后读入文件时，就是以1k为单位，每次读入解析数据
当然实际情况更复杂，tag与tag之间可能并不固定大小，仅是根据tab头和tab长度去依次读取
本人非专业研究这方面，只是根据题主的疑问大概说一下简单原理
至于你软件内是如何解析和操作这些数据或图形化数据，那是软件的事了，反保存亦然。
你所说的包，可能就是根据公开的文件格式结构去读取解析文件的。
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