【python】標準庫的大體認識

正如那句 Python 社區中頗有名的話所說的：「battery included」，Python 的一大好處在於它有一套頗有用的標準庫(standard library)。標準庫是隨着 Python 一塊兒安裝在你的電腦中的，是 Python 的一部分 (固然也有特殊狀況。有些場合會由於系統安全性的要求，不使用所有的標準庫，好比說Google App Engine)。

利用已有的類(class)和函數(function)進行開發，能夠省去你從頭寫全部程序的苦惱。這些標準庫就是蓋房子已經燒好的磚，要比你本身去燒磚來得便捷得多。

我將根據我我的的使用經驗中，先挑選出標準庫下面三個方面的包(package)介紹，以說明標準庫的強大功能：

• 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。但Python並不止步於此。經過標準庫中的re包，Python實現了對正則表達式(regular expression)的支持。Python的正則表達式能夠和Perl以及Linux bash的正則表達相媲美。正則表達式經過自定義的模板在文本中搜索或替換符合該模板的字符串。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

咱們以前的快速教程介紹了表(list), 字典(dictionary)等數據對象。它們各自有不一樣的特徵，適用於不一樣場合的對數據的組織和管理。Python的標準庫定義了更多的數據對象，好比說數組(array)，隊列(Queue)。這些數據對象也分別有各自的特色和功能。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。

這些內容能夠說很是粗糙，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。