第十篇：python的模塊與包

模塊的簡介

模塊就是一組功能的集合體，咱們的程序能夠導入模塊來複用模塊裏的功能。每個 Python 腳本.py文件均可以被當成是一個模塊。模塊以磁盤文件的形式存在。當一個模塊變得過大，而且驅動了太多功能的話，就應該考慮拆一些代碼出來另外建一個模塊。模塊裏的代碼能夠是一段直接執行的腳本，也能夠是一堆相似庫函數的代碼，從而能夠被別的模塊導 入(import)調用。模塊能夠包含直接運行的代碼塊、類定義、 函數定義或這幾者的組合。

 

模塊分類：Python標準庫模塊、Python第三方模塊、應用程序自定義模塊。

Python標準庫模塊：有些模塊直接被構建在解析器裏，這些雖然不是一些語言內置的功能，可是他卻能很高效的使用，甚至是系統級調用也沒問題。這些組件會根據不一樣的操做系統進行不一樣形式的配置，好比 winreg (Windows註冊表訪問)這個模塊就只會提供給 Windows 系統。應該注意到這有一個特別的模塊 sys ,它內置在每個 Python 解析器中。可參考：http://www.javashuo.com/article/p-ncoptfrs-cm.html

https://blog.csdn.net/sadfishsc/article/details/10390065

Python第三方模塊：非在解析器裏的他人寫的python腳本,可到官方提供的第三方模塊網址查找、下載：https://pypi.org/。

應用程序自定義模塊：本身寫的python腳本。

模塊做用：

　　1.可把程序分紅一個個的文件，這樣作程序的結構更清晰，方便管理。

　　 2.文件裏實現的功能可重複利用，提升開發效率。

import 語句

在Python中用關鍵字import來引入某個模塊，好比要導入模塊time，就能夠在文件最開始或使用以前的地方用 import 來引入。

語法：import  模塊名

在調用模塊中的函數時，必須加上模塊名調用，由於可能存在多個模塊中含有相同名稱的函數，此時，若是隻是經過函數名來調用，解釋器沒法知道到底要調用哪一個函數。爲了不這樣的狀況，調用函數時，必須加上模塊名。

import加載的模塊分爲四個通用類別：

 

　　1 使用python編寫的.py文件

 

　　2 已被編譯爲共享庫或DLL的C或C++擴展

 

　　3 包好一組模塊的包，把一系列模塊組織到一塊兒的文件夾（注：文件夾下有一個__init__.py文件，該文件夾稱之爲包）

 

　　4 使用C編寫並連接到python解釋器的內置模塊

 

 

import time
time.sleep(1) #時間睡眠
# sleep()  #會報錯

咱們能夠從sys.module中找到當前已經加載的模塊，sys.module是一個字典，內部包含模塊名與模塊對象的映射，該字典決定了導入模塊時是否須要從新導入。

一行導入多個模塊

import time,random #模塊之間用逗號隔開
print(time.time())
print(random.randint(1,3))

導入模塊重命名：import ... as

 有時候你導入的模塊名稱已經在你的程序中使用了, 或者你不想使用現有的名稱。可使用一個新的名稱替換原始的名稱。

import time as tm
print(tm.time())

python模塊搜索路徑

在任何一個python程序啓動時，都會將模塊的搜索路徑收集到sys模塊的path屬性中(sys.path)。當python須要搜索模塊文件在何處時，首先搜索python解釋器的內置模塊（如time模塊），若是不是內置模塊，則搜索sys.path中的路徑列表，搜索時會從該屬性列出的路徑中按照從前向後的順序進行搜索，而且只要找到就當即中止搜索該模塊文件。因此若是當前路徑或 PythonPATH中存在與標準module一樣的module,則會覆蓋標準module。也就是說，若是當前目錄下存在xml.py,那麼在執行import xml時，導入的是當前目錄下的module,而不是系統標準的xml.py。

import sys
print(sys.path)

from ... import 語句

import語句是導入模塊中的全部屬性，而且訪問時須要使用模塊變量來引用，Python的from語句讓你從模塊中導入一個指定的部分到當前命名空間中。使用這種方式導入，不會整個模塊導入到當前命名空間，它只會將import的內容導入。from.....import 也支持as模式，給導入的模塊重命名。

from time import time,sleep
start_time = time()
print(start_time)
sleep(2)
stop_time = time()
print(stop_time)
print(stop_time-start_time)

導入一個模塊的全部內容也可使用from…import*，但不推薦使用，由於可能形成變量命名衝突。

from time import *
print(time()) #可直接使用time模塊的全部功能，不需在前綴加模塊名

命名衝突示例

from time import *
#假如咱們不知道time模塊裏是否有time(),但在導入time模塊的下方本身定義了一個名爲time的函數
def time():
    return '本身定義的time函數被調用'

#在本身定義的time函數下方使用from time import *
# from time import *
print(time()) #函數名即變量名儲存的是函數對象的引用，同名函數會存在引用覆蓋。

注意：當Python程序導入其餘模塊時,要避免循環導入,，即A文件導入了B,B文件又導入了A.，否則總會出意向不到的問題….

包（Package）

使用模塊能夠避免函數名和變量名衝突。相同名字的函數和變量徹底能夠分別存在不一樣的模塊中，所以，咱們本身在編寫模塊時，沒必要考慮名字會與其餘模塊衝突。可是也要注意，儘可能不要與內置函數名字衝突。爲了不模塊名衝突，Python又引入了按目錄來組織模塊的方法，稱爲包（Package）。

 包是一種管理 Python 模塊命名空間的形式，採用"點模塊名稱"。好比一個模塊的名稱是 A.B， 那麼他表示一個包 A中的子模塊B

目錄中只有包含一個叫作__init__.py的文件纔會被認做是一個包，__init__.py文件是必須存在的，不然，Python就把這個目錄當成普通目錄，而不是一個包。__init__.py能夠是空文件，也能夠有Python代碼。當包看成模塊被導入時，__init__.py就會被執行加載。

在導入包的時候，Python會從sys.path中的目錄來尋找這個包中包含的子目錄。

Notes: 本身建立模塊時要注意命名，不能和Python自帶的模塊名稱衝突。例如，系統自帶了sys模塊，本身的模塊就不可命名爲sys.py，不然將沒法導入系統自帶的sys模塊。

類的屬性：
__doc__   文檔字符串
__name__   類名稱  
__bases__  父類組成的元組  
__dict__    保存類方法和變量等的字典    
實例的屬性：
__class__    實例所屬的類  
__dict__   保存實例數據的字典    
模塊的屬性：  
__dict__   與模塊相關的字典
__name__ 模塊的名稱
__file__   模塊文件的絕對路徑

 

導入包：

導入包與導入模塊的方式是同樣的。當執行導入包時，__init__.py就會被執行加載。因此包其實也是個模塊，__init__.py能夠是空文件，不過會影響from <包名> import * 和 import <包名> 這兩種導入方式。

建立__init__.py文件：

 目錄中只有包含了叫作__init__.py的文件，才能被程序認做是包，模塊才能被導入成功。如今咱們就在msg文件夾下建立一個__init__.py文件，而且在文件中寫入__all__=[ 'module_name', 'module_name' ]。

能夠在__init__.py中編寫其餘內容，在導入時，這些編寫的內容就會被執行。

能夠在__init__.py中向sys.path添加當前被調用模塊路徑。

__all__總結：

 編寫Python代碼(不建議在__init__中寫python模塊，能夠在包中在建立另外的模塊來寫，儘可能保證__init__.py簡單）。

模塊中不使用__all__屬性，則導入模塊內的全部公有屬性，方法和類 。 模塊中使用__all__屬性，包中使用__all__屬性，則表示只導入__all__中指定的屬性,定義了當咱們使用 from <module> import * 導入某個模塊/包的時候能導出的符號（這裏表明變量，函數，類等） （固然下劃線開頭的變量，方法和類除外）。

須要注意的是 __all__ 隻影響到了 from <package> import * 或 import <package> 這種導入方式， 對於 from <module|package> import <member> 導入方式並無影響，仍然能夠從外部導入。

reload()簡介:

 不管時import仍是from，默認狀況下，模塊在第一次被導入以後，其餘的導入都再也不有效。若是此時在另外一個窗口中改變並保存了模塊的源代碼文件，也沒法更新該模塊。這樣設計緣由在於，導入是一個開銷很大的操做（導入必須找到文件，將其編譯成字節碼，而且運行代碼），以致於每一個文件、每一個程序運行不可以重複多於一次。當一個模塊被導入到一個腳本，模塊代碼只會被執行一次。所以，若是你想從新執行模塊裏代碼，能夠用reload()函數，該函數會從新導入以前導入過的模塊。reload()是imp模塊中的一個函數，因此要使用imp.reload()以前，必須先導入imp，它的參數是一個已經成功被導入過的模塊變量。也就是說該模塊必須在內存中已經有本身的模塊對象。reload()會從新執行模塊文件，並將執行獲得的屬性徹底覆蓋到原有的模塊對象中。也就是說，reload()會從新執行模塊文件，但不會在內存中創建新的模塊對象，因此原有模塊對象中的屬性可能會被修改。語法：reload(module_name)。

 

import random
def mul(x,y):
    return x*y
print(random.randint(3,3))  #此時random.randint()是隨機函數。
random.randint = mul  #變爲乘法函數
print(random.randint(3,3))
from imp import reload
reload(random)
print(random.randint(3,3)) #變回隨機函數。

 

導入模塊的細節

py文件分兩種：用於執行的程序文件和用於導入的模塊文件。當直接使用python a.py的時候表示a.py是用於執行的程序文件，經過import/from方式導入的py文件是模塊文件。

__name__屬性用來區分py文件是程序文件仍是模塊文件：

• 當文件是程序文件的時候，該屬性被設置爲__main__
• 當文件是模塊文件的時候(也就是被導入時)，該屬性被設置爲自身模塊名

對於python來講，由於隱式自動設置，該屬性就有了特殊妙用：直接在模塊文件中經過if __name__ == "__main__"來判斷，而後寫屬於執行程序的代碼，若是直接用python執行這個文件，說明這個文件是程序文件，因而會執行屬於if代碼塊的代碼，若是是被導入，則是模塊文件，if代碼塊中的代碼不會被執行。

導入模塊的過程：

python的import是在程序運行期間執行的，並不是像其它不少語言同樣是在編譯期間執行。也就是說，import能夠出如今任何地方，只有執行到這個import行時，纔會執行導入操做。且在import某個模塊以前，沒法訪問這個模塊的屬性。

python在import導入模塊時，首先搜索模塊的路徑，而後編譯並執行這個模塊文件。雖然歸納起來只有兩個過程，但實際上很複雜。

Python中全部加載到內存的模塊都放在sys.modules。sys.modules是一個全局字典，該字典是python啓動後就加載在內存中。每當程序員import一個模塊文件時，首先會在這個字典查找是否已經加載了此模塊，若是加載了則只是將模塊的名字加入到正在調用import的模塊的Local名字空間中（若是在全局做用域導入模塊，則把模塊名加入全局命名稱空間，若是是在局部做用域導入模塊，則模塊名加入局部名稱空間)。若是沒有加載則從sys.path目錄中按照模塊名稱查找模塊文件，模塊文件能夠是py、pyc、pyd，找到後建立新的module對象（此時module對象的 __dict__ 屬性爲空)，並將模塊名與module對象的引用加入字典sys.modules中，而後編譯、執行模塊文件載入內存，並填充module對象的屬性__dict__，按照必定的規則將一些結果放進這個module對象中，最後將模塊名稱導入到當前的Local名字空間。

注意細節：編譯、執行模塊文件、將結果保存到module對象中。

關於編譯、執行模塊文件的細說：

模塊第一次被導入的時候，會進行編譯，並生成.pyc字節碼文件，而後在python工做目錄的環境下執行這個pyc文件，而非模塊所在的目錄環境。當模塊被再次導入時，若是檢查到pyc文件的存在，且和源代碼文件的上一次修改時間戳mtime徹底對應(也就是說，編譯後模塊文件的源代碼沒有進行過修改)，則直接裝載這個pyc文件並執行，不會再進行額外的編譯過程。固然，若是修改過模塊文件的源代碼，將會從新編譯獲得新的pyc文件。

注意，並不是全部的py文件都會生成編譯獲得的pyc文件，對於那些只執行一次的程序文件，會將內存中的編譯結果在執行完成後直接丟棄(多數時候如此，但仍有例外，好比使用compileall模塊能夠強制編譯成pyc文件)，但模塊會將內存中的編譯結果持久化到pyc文件中。另外，運行字節碼pyc文件並不會比直接運行py文件更快，執行它也同樣是一行行地解釋、執行，惟一快的地方在於導入裝載的時候無需從新編譯而已。

執行模塊文件(已完成編譯)的時候，按照通常的執行流程執行：一行一行地、以代碼塊爲單元執行。通常地，模塊文件中只用來聲明變量、函數等屬性，以便提供給導入它的模塊使用，而不該該有其餘任何操做性的行爲，好比print()操做不該該出如今模塊文件中，但這並不是強制。

總之，執行完模塊文件後，這個模塊文件將有一個本身的全局名稱空間，在此模塊文件中定義的變量、函數等屬性，都會記錄在此名稱空間中。

最後，模塊的這些屬性都會保存到模塊對象中。因爲這個模塊對象賦值給了模塊變量module_name，因此經過變量module_name能夠訪問到這個對象中的屬性(好比變量、函數等)，也就是模塊文件內定義的全局屬性。

參考連接：https://www.cnblogs.com/qq78292959/archive/2013/05/17/3083961.html

https://www.jianshu.com/p/178c26789011

 建立模塊與包

目錄結構package目錄與test目錄是同級的：

 

print('package/package2目錄下的__init__模塊被加載')

package/package2/__init__.py

print('package/package2目錄下的module1.py執行加載')
print('package/package2目錄下module1模塊的__name__屬性值爲：{}'.format(__name__))

package/package2/module1.py

'''導入與父目錄的父目錄同級的模塊'''
# import test.module1 as md
from test import module1

package/package2/test1.py

__all__ = ['module1']
print('package目錄下的__init__模塊被加載')

package/__init__.py

print('package目錄下的module1.py執行加載')
print('package目錄下的module1模塊的__name__屬性值爲：{}'.format(__name__))
def add(x,y):
    return x+y

def mul(x,y):
    return x*y

package/module1.py

'''同目錄下的模塊導入方式'''
# import module1
# from package import module1
# from module2 import *  #不推薦使用，避免命名衝突
# print('package目錄下的module1.py執行加載')
# print('module1模塊的__name__屬性值爲：{}'.format(__name__))
# def add(x,y,z):
#     return x+y+z
# def mul(x,y,z):
#     return x*y*z
# print(module1.add(2,3))

'''導入與父目錄同級的模塊的方法'''
# import test #導入test包，實質上是導入test目錄下的 __init__模塊，此模塊有什麼屬性，導入的test就有什麼屬性。
# print(test.module1.__name__)
# import test.module1 as md
# from test import module1

'''導入同目錄下的包'''
# import package2.module1 as md
# from package2 import module1

package/test1.py

print('test目錄下的__init__.py被加載')
__all__ = ['module1'] # 若容許經過包名導入全部模塊，必須給__all__實現賦值
from test import * #表示導入同目錄的全部模塊

test/__init__.py

print('test目錄下的module1被加載')

test/module1.py

 若python解釋器沒法找到可根據模塊的所在目錄給sys.path添加搜索路徑：

 

 或是：

import sys,os
BASE_DIR = os.path.dirname(os.path.dirname(os.path.abspath(__file__)))
sys.path.append(BASE_DIR)
from bao1 import a1
a1.aa1(99)

編寫標準模塊的模板

編寫一個hello.py的模塊

 1 #!/usr/bin/env python3 
 2 # -*- coding: utf-8 -*-
 3 
 4 ' a test module '
 5 
 6 __author__ = 'Michael Liao'
 7 
 8 import sys
 9 
10 def test():
11     args = sys.argv   # argv參數用列表存儲命令行的全部參數
12     if len(args)==1:  # 當列表長度爲1時即只有一個參數時
13         print('Hello, world!')
14     elif len(args)==2: # 當命令行有兩個參數時
15         print('Hello, %s!' % args[1])
16     else:
17         print('Too many arguments!')
18 
19 if __name__=='__main__':
20     test()

第1行和第2行是標準註釋，第1行註釋可讓這個hello.py文件直接在Unix/Linux/Mac上運行，第2行註釋表示.py文件自己使用標準UTF-8編碼；

第4行是一個字符串，表示模塊的文檔註釋，任何模塊代碼的第一個字符串都被視爲模塊的文檔註釋；

第6行使用__author__變量把做者寫進去，這樣當你公開源代碼後別人就能夠瞻仰你的大名；

第8行是導入sys模塊，導入sys模塊後，咱們就有了變量sys指向該模塊，利用sys這個變量，就能夠訪問sys模塊的全部功能。sys模塊有一個argv變量，用list存儲了命令行的全部參數。argv至少有一個元素，由於第一個參數永遠是該.py文件的名稱，例如：運行python3 hello.py得到的sys.argv就是['hello.py']，注意這裏python3不算是參數；運行python3 hello.py Michael得到的sys.argv就是['hello.py', 'Michael]。

第19行表示當咱們在命令行運行hello模塊文件時，Python解釋器把一個特殊變量__name__置爲__main__，而若是在其餘地方導入該hello模塊時，if判斷將失敗，所以，這種if測試可讓一個模塊經過命令行運行時執行一些額外的代碼，最多見的就是運行測試。

以上就是Python模塊的標準文件模板，固然也能夠所有刪掉不寫，可是，按標準辦事確定沒錯。