Python標準庫——蜻蜓點水

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Python有一套頗有用的標準庫(standard library)。標準庫會隨着Python解釋器，一塊兒安裝在你的電腦中的。它是Python的一個組成部分。這些標準庫是Python爲你準備好的利器，可讓編程事半功倍。

 

我將根據我我的的使用經驗中，挑選出標準庫三個方面的包(package)介紹：

• Python加強
• 系統互動
• 網絡

 

第一類：Python加強

Python自身的已有的一些功能能夠隨着標準庫的使用而獲得加強。

 

1) 文字處理

Python的string類提供了對字符串進行處理的方法。更進一步，經過標準庫中的re包，Python能夠用正則表達式(regular expression)來處理字符串。

正則表達式是一個字符串模板。Python能夠從字符中搜查符合該模板的部分，或者對這一部分替換成其它內容。好比你能夠搜索一個文本中全部的數字。正則表達式的關鍵在於根據本身的須要構成模板。

此外，Python標準庫還爲字符串的輸出提供更加豐富的格式， 好比： string包，textwrap包。

 

2) 數據對象

不一樣的數據對象，適用於不一樣場合的對數據的組織和管理。Python的標準庫定義了表和詞典以外的數據對象，好比說數組(array)，隊列(Queue)。一個熟悉數據結構(data structure)的Python用戶能夠在這些包中找到本身須要的數據結構。

此外，咱們也會常用copy包，以複製對象。

 

3) 日期和時間

日期和時間的管理並不複雜，但容易犯錯。Python的標準庫中對日期和時間的管理頗爲完善（利用time包管理時間，利用datetime包管理日期和時間），你不只能夠進行日期時間的查詢和變換（好比：2012年7月18日對應的是星期幾），還能夠對日期時間進行運算(好比2000.1.1 13:00的378小時以後是什麼日期，什麼時間)。經過這些標準庫，還能夠根據須要控制日期時間輸出的文本格式(好比：輸出’2012-7-18‘仍是'18 Jul 2012')

 

4) 數學運算

標準庫中，Python定義了一些新的數字類型(decimal包, fractions包), 以彌補以前的數字類型(integer, float)可能的不足。標準庫還包含了random包，用於處理隨機數相關的功能（產生隨機數，隨機取樣等）。math包補充了一些重要的數學常數和數學函數，好比pi，三角函數等等。

(儘管numpy並非標準庫中的包，但它的數組運算的良好支持，讓它在基於Python的科研和計算方面獲得至關普遍的應用，能夠適當關注。)

 

5) 存儲

以前咱們的快速教程中，只說起了文本的輸入和輸出。實際上，Python能夠輸入或輸出任意的對象。這些對象能夠經過標準庫中的pickle包轉換成爲二進制格式(binary)，而後存儲於文件之中，也能夠反向從二進制文件中讀取對象。

此外，標準庫中還支持基本的數據庫功能(sqlite3包)。XML和csv格式的文件也有相應的處理包。

　　

第二類：系統互動

系統互動，主要指Python和操做系統(operate system)、文件系統(file system)的互動。Python能夠實現一個操做系統的許多功能。它可以像bash腳本那樣管理操做系統，這也是Python有時被成爲腳本語言的緣由。

 

1) Python運行控制

sys包被用於管理Python自身的運行環境。Python是一個解釋器(interpreter), 也是一個運行在操做系統上的程序。咱們能夠用sys包來控制這一程序運行的許多參數，好比說Python運行所能佔據的內存和CPU， Python所要掃描的路徑等。另外一個重要功能是和Python本身的命令行互動，從命令行讀取命令和參數。

 

2) 操做系統

若是說Python構成了一個小的世界，那麼操做系統就是包圍這個小世界的大世界。Python與操做系統的互動可讓Python在本身的小世界裏管理整個大世界。

os包是Python與操做系統的接口。咱們能夠用os包來實現操做系統的許多功能，好比管理系統進程，改變當前路徑(至關於’cd‘)，改變文件權限等，創建。但要注意，os包是創建在操做系統的平臺上的，許多功能在Windows系統上是沒法實現的。另外，在使用os包中，要注意其中的有些功能已經被其餘的包取代。

咱們經過文件系統來管理磁盤上儲存的文件。查找、刪除，複製文件，以及列出文件列表等都是常見的文件操做。這些功能常常能夠在操做系統中看到（好比ls, mv, cp等Linux命令），但如今能夠經過Python標準庫中的glob包、shutil包、os.path包、以及os包的一些函數等，在Python內部實現。

subprocess包被用於執行外部命令，其功能至關於咱們在操做系統的命令行中輸入命令以執行，好比常見的系統命令'ls'或者'cd'，還能夠是任意能夠在命令行中執行的程序。

 

4) 線程與進程

Python支持多線程(threading包)運行和多進程(multiprocessing包)運行。經過多線程和多進程，能夠提升系統資源的利用率，提升計算機的處理速度。Python在這些包中，附帶有相關的通訊和內存管理工具。此外，Python還支持相似於UNIX的signal系統，以實現進程之間的粗糙的信號通訊。

 

第三類：網絡

如今，網絡功能的強弱很大程度上決定了一個語言的成功與否。從Ruby, JavaScript, php身上均可以感覺到這一點。Python的標準庫對互聯網開發的支持並不充分，這也是Django等基於Python的項目的出發點: 加強Python在網絡方面的應用功能。這些項目取得了很大的成功，也是許多人願意來學習Python的一大緣由。但應注意到，這些基於Python的項目也是創建在Python標準庫的基礎上的。

 

1) 基於socket層的網絡應用

socket是網絡可編程部分的底層。經過socket包，咱們能夠直接管理socket，好比說將socket賦予給某個端口(port)，鏈接遠程端口，以及經過鏈接傳輸數據。咱們也能夠利用SocketServer包更方便地創建服務器。

經過與多線程和多進程配合，創建多線程或者多進程的服務器，能夠有效提升服務器的工做能力。此外，經過asyncore包實現異步處理，也是改善服務器性能的一個方案。

 

2) 互聯網應用

在實際應用中，網絡的不少底層細節（好比socket）都是被高層的協議隱藏起來的。創建在socket之上的http協議實際上更容易也更常常被使用。http經過request/responce的模式創建鏈接並進行通訊，其信息內容也更容易理解。Python標準庫中有http的服務器端和客戶端的應用支持(BaseHTTPServer包; urllib包, urllib2包), 而且能夠經過urlparse包對URL（URL實際上說明了網絡資源所在的位置）進行理解和操做。

 

以上的介紹比較粗糙，只但願能爲你們提供一個瞭解標準庫的入口。歡迎你們一塊兒分享標準庫的使用經驗。