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一 模塊介紹

1、什麽是模塊？

#常見的場景：一個模塊就是一個包含了一組功能的python文件,比如spam.py，模塊名為spam，可以通過import spam使用。

#在python中，模塊的使用方式都是一樣的，但其實細說的話，模塊可以分為四個通用類別：　

　　1 使用python編寫的.py文件

　　2 已被編譯為共享庫或DLL的C或C++擴展

　　3 把一系列模塊組織到一起的文件夾（註：文件夾下有一個__init__.py文件，該文件夾稱之為包）

　　4 使用C編寫並鏈接到python解釋器的內置模塊

2、為何要使用模塊？

#1、從文件級別組織程序，更方便管理
隨著程序的發展，功能越來越多，為了方便管理，我們通常將程序分成一個個的文件，這樣做程序的結構更清晰，方便管理。這時我們不僅僅可以把這些文件當做腳本去執行，還可以把他們當做模塊來導入到其他的模塊中，實現了功能的重復利用

#2、拿來主義，提升開發效率
同樣的原理，我們也可以下載別人寫好的模塊然後導入到自己的項目中使用，這種拿來主義，可以極大地提升我們的開發效率

#ps：
如果你退出python解釋器然後重新進入，那麽你之前定義的函數或者變量都將丟失，因此我們通常將程序寫到文件中以便永久保存下來，需要時就通過python test.py方式去執行，此時test.py被稱為腳本script。

3、以spam.py為例來介紹模塊的使用：文件名spam.py,模塊名spam

二 使用模塊之import

1、import的使用

#模塊可以包含可執行的語句和函數的定義，這些語句的目的是初始化模塊，它們只在模塊名第一次遇到導入import語句時才執行（import語句是可以在程序中的任意位置使用的,且針對同一個模塊很import多次,為了防止你重復導入，python的優化手段是：第一次導入後就將模塊名加載到內存了，後續的import語句僅是對已經加載到內存中的模塊對象增加了一次引用，不會重新執行模塊內的語句），如下 

#test.py
import spam #只在第一次導入時才執行spam.py內代碼,此處的顯式效果是只打印一次‘from the spam.py‘,當然其他的頂級代碼也都被執行了,只不過沒有顯示效果.
import spam
import spam
import spam

‘‘‘
執行結果：
from the spam.py
‘‘‘

ps：我們可以從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需要重新導入。

2、在第一次導入模塊時會做三件事，重復導入會直接引用內存中已經加載好的結果

#1.為源文件(spam模塊)創建新的名稱空間，在spam中定義的函數和方法若是使用到了global時訪問的就是這個名稱空間。

#2.在新創建的命名空間中執行模塊中包含的代碼，見初始導入import spam
    提示:導入模塊時到底執行了什麽？
    In fact function definitions are also ‘statements’ that are 
    ‘executed’; the execution of a module-level function definition 
    enters the function name in the module’s global symbol table.
    事實上函數定義也是“被執行”的語句，模塊級別函數定義的執行將函數名放
    入模塊全局名稱空間表，用globals()可以查看

#3.創建名字spam來引用該命名空間
    這個名字和變量名沒什麽區別，都是‘第一類的’，且使用spam.名字的方式
    可以訪問spam.py文件中定義的名字，spam.名字與test.py中的名字來自
    兩個完全不同的地方。

3、被導入模塊有獨立的名稱空間

每個模塊都是一個獨立的名稱空間，定義在這個模塊中的函數，把這個模塊的名稱空間當做全局名稱空間，這樣我們在編寫自己的模塊時，就不用擔心我們定義在自己模塊中全局變量會在被導入時，與使用者的全局變量沖突

4、為模塊名起別名

為已經導入的模塊起別名的方式對編寫可擴展的代碼很有用

1 import spam as sm
2 print(sm.money)

有兩中sql模塊mysql和oracle，根據用戶的輸入，選擇不同的sql功能

假設有兩個模塊xmlreader.py和csvreader.py，它們都定義了函數read_data(filename):用來從文件中讀取一些數據，但采用不同的輸入格式。可以編寫代碼來選擇性地挑選讀取

5、在一行導入多個模塊

1 import sys,os,re

三 使用模塊之from ... import..

1、from...import...的使用

 1 from spam import read1,read2

2、from...import 與import的對比

#唯一的區別就是：使用from...import...則是將spam中的名字直接導入到當前的名稱空間中，所以在當前名稱空間中，直接使用名字就可以了、無需加前綴：spam.

#from...import...的方式有好處也有壞處
    好處：使用起來方便了
    壞處：容易與當前執行文件中的名字沖突

驗證一：當前位置直接使用read1和read2就好了，執行時，仍然以spam.py文件全局名稱空間

驗證二：如果當前有重名read1或者read2，那麽會有覆蓋效果。

驗證三：導入的方法在執行時，始終是以源文件為準的

3、也支持as

1 from spam import read1 as read

4、一行導入多個名字

from spam import read1,read2,money

5、from...import *

#from spam import * 把spam中所有的不是以下劃線(_)開頭的名字都導入到當前位置

#大部分情況下我們的python程序不應該使用這種導入方式，因為*你不知道你導入什麽名字，很有可能會覆蓋掉你之前已經定義的名字。而且可讀性極其的差，在交互式環境中導入時沒有問題。

可以使用__all__來控制*（用來發布新版本），在spam.py中新增一行

__all__=[‘money‘,‘read1‘] #這樣在另外一個文件中用from spam import *就這能導入列表中規定的兩個名字

四 模塊的重載 (了解)

考慮到性能的原因，每個模塊只被導入一次,放入字典sys.module中，如果你改變了模塊的內容，你必須重啟程序，python不支持重新加載或卸載之前導入的模塊，

有的同學可能會想到直接從sys.module中刪除一個模塊不就可以卸載了嗎，註意了，你刪了sys.module中的模塊對象仍然可能被其他程序的組件所引用，因而不會被清楚。

特別的對於我們引用了這個模塊中的一個類，用這個類產生了很多對象，因而這些對象都有關於這個模塊的引用。

如果只是你想交互測試的一個模塊，使用 importlib.reload(), e.g. import importlib; importlib.reload(modulename)，這只能用於測試環境。

在20秒的等待時間裏，修改aa.py中func1的內容，等待test.py的結果。

打開importlib註釋，重新測試

五 py文件區分兩種用途:模塊與腳本

#編寫好的一個python文件可以有兩種用途：
    一：腳本，一個文件就是整個程序，用來被執行
    二：模塊，文件中存放著一堆功能，用來被導入使用


#python為我們內置了全局變量__name__，
    當文件被當做腳本執行時：__name__ 等於‘__main__‘
    當文件被當做模塊導入時：__name__等於模塊名

#作用：用來控制.py文件在不同的應用場景下執行不同的邏輯
    if __name__ == ‘__main__‘:

六 模塊搜索路徑

模塊的查找順序是：內存中已經加載的模塊->內置模塊->sys.path路徑中包含的模塊

官網解釋：

#官網鏈接：https://docs.python.org/3/tutorial/modules.html#the-module-search-path
搜索路徑：
當一個命名為spam的模塊被導入時
    解釋器首先會從內建模塊中尋找該名字
    找不到，則去sys.path中找該名字

sys.path從以下位置初始化
    1 執行文件所在的當前目錄
    2 PTYHONPATH（包含一系列目錄名，與shell變量PATH語法一樣）
    3 依賴安裝時默認指定的

註意：在支持軟連接的文件系統中，執行腳本所在的目錄是在軟連接之後被計算的，換句話說，包含軟連接的目錄不會被添加到模塊的搜索路徑中

在初始化後，我們也可以在python程序中修改sys.path,執行文件所在的路徑默認是sys.path的第一個目錄，在所有標準庫路徑的前面。這意味著，當前目錄是優先於標準庫目錄的，需要強調的是：我們自定義的模塊名不要跟python標準庫的模塊名重復，除非你是故意的，傻叉。

七 編譯python文件（了解）

為了提高加載模塊的速度，強調強調強調：提高的是加載速度而絕非運行速度。python解釋器會在__pycache__目錄中下緩存每個模塊編譯後的版本，格式為：module.version.pyc。通常會包含python的版本號。例如，在CPython3.3版本下，spam.py模塊會被緩存成__pycache__/spam.cpython-33.pyc。這種命名規範保證了編譯後的結果多版本共存。

Python檢查源文件的修改時間與編譯的版本進行對比，如果過期就需要重新編譯。這是完全自動的過程。並且編譯的模塊是平臺獨立的，所以相同的庫可以在不同的架構的系統之間共享，即pyc使一種跨平臺的字節碼，類似於JAVA火.NET,是由python虛擬機來執行的，但是pyc的內容跟python的版本相關，不同的版本編譯後的pyc文件不同，2.5編譯的pyc文件不能到3.5上執行，並且pyc文件是可以反編譯的，因而它的出現僅僅是用來提升模塊的加載速度的，不是用來加密的。

八 包介紹

1、什麽是包？

#官網解釋
Packages are a way of structuring Python’s module namespace by using “dotted module names”
包是一種通過使用‘.模塊名’來組織python模塊名稱空間的方式。

#具體的：包就是一個包含有__init__.py文件的文件夾，所以其實我們創建包的目的就是為了用文件夾將文件/模塊組織起來

#需要強調的是：
　　1. 在python3中，即使包下沒有__init__.py文件，import 包仍然不會報錯，而在python2中，包下一定要有該文件，否則import 包報錯

　　2. 創建包的目的不是為了運行，而是被導入使用，記住，包只是模塊的一種形式而已，包的本質就是一種模塊

2、為何要使用包

包的本質就是一個文件夾，那麽文件夾唯一的功能就是將文件組織起來
隨著功能越寫越多，我們無法將所以功能都放到一個文件中，於是我們使用模塊去組織功能，而隨著模塊越來越多，我們就需要用文件夾將模塊文件組織起來，以此來提高程序的結構性和可維護性

3、註意事項

#1.關於包相關的導入語句也分為import和from ... import ...兩種，但是無論哪種，無論在什麽位置，在導入時都必須遵循一個原則：凡是在導入時帶點的，點的左邊都必須是一個包，否則非法。可以帶有一連串的點，如item.subitem.subsubitem,但都必須遵循這個原則。但對於導入後，在使用時就沒有這種限制了，點的左邊可以是包,模塊，函數，類(它們都可以用點的方式調用自己的屬性)。

#2、import導入文件時，產生名稱空間中的名字來源於文件，import 包，產生的名稱空間的名字同樣來源於文件，即包下的__init__.py，導入包本質就是在導入該文件

#3、包A和包B下有同名模塊也不會沖突，如A.a與B.a來自倆個命名空間

4、上課流程

九 包的使用

1、示範文件

glance/                   #Top-level package

├── __init__.py      #Initialize the glance package

├── api                  #Subpackage for api

│   ├── __init__.py

│   ├── policy.py

│   └── versions.py

├── cmd                #Subpackage for cmd

│   ├── __init__.py

│   └── manage.py

└── db                  #Subpackage for db

    ├── __init__.py

    └── models.py

執行文件與示範文件在同級目錄下

2、包的使用之import

1 import glance.db.models
2 glance.db.models.register_models(‘mysql‘) 

單獨導入包名稱時不會導入包中所有包含的所有子模塊，如

#在與glance同級的test.py中
import glance
glance.cmd.manage.main()

‘‘‘
執行結果：
AttributeError: module ‘glance‘ has no attribute ‘cmd‘

‘‘‘ 

解決方法：

1 #glance/__init__.py
2 from . import cmd
3 
4 #glance/cmd/__init__.py
5 from . import manage

執行：

1 #在於glance同級的test.py中
2 import glance
3 glance.cmd.manage.main()

3、包的使用之from ... import ...

需要註意的是from後import導入的模塊，必須是明確的一個不能帶點，否則會有語法錯誤，如：from a import b.c是錯誤語法

1 from glance.db import models
2 models.register_models(‘mysql‘)
3 
4 from glance.db.models import register_models
5 register_models(‘mysql‘)

4、from glance.api import *

在講模塊時，我們已經討論過了從一個模塊內導入所有*，此處我們研究從一個包導入所有*。

此處是想從包api中導入所有，實際上該語句只會導入包api下__init__.py文件中定義的名字，我們可以在這個文件中定義__all___:

1 #在__init__.py中定義
2 x=10
3 
4 def func():
5     print(‘from api.__init.py‘)
6 
7 __all__=[‘x‘,‘func‘,‘policy‘]

此時我們在於glance同級的文件中執行from glance.api import *就導入__all__中的內容（versions仍然不能導入）。

練習：

#執行文件中的使用效果如下，請處理好包的導入
from glance import *

get()
create_resource(‘a.conf‘)
main()
register_models(‘mysql‘)

5、絕對導入和相對導入

我們的最頂級包glance是寫給別人用的，然後在glance包內部也會有彼此之間互相導入的需求，這時候就有絕對導入和相對導入兩種方式：

絕對導入：以glance作為起始

相對導入：用.或者..的方式最為起始（只能在一個包中使用，不能用於不同目錄內）

例如：我們在glance/api/version.py中想要導入glance/cmd/manage.py

1 在glance/api/version.py
2 
3 #絕對導入
4 from glance.cmd import manage
5 manage.main()
6 
7 #相對導入
8 from ..cmd import manage
9 manage.main()

測試結果：註意一定要在於glance同級的文件中測試

1 from glance.api import versions 

6、包以及包所包含的模塊都是用來被導入的，而不是被直接執行的。而環境變量都是以執行文件為準的

比如我們想在glance/api/versions.py中導入glance/api/policy.py，有的同學一抽這倆模塊是在同一個目錄下，十分開心的就去做了，它直接這麽做

1 #在version.py中
2 
3 import policy
4 policy.get()

沒錯，我們單獨運行version.py是一點問題沒有的，運行version.py的路徑搜索就是從當前路徑開始的，於是在導入policy時能在當前目錄下找到

但是你想啊，你子包中的模塊version.py極有可能是被一個glance包同一級別的其他文件導入，比如我們在於glance同級下的一個test.py文件中導入version.py，如下

 1 from glance.api import versions
 2 
 3 ‘‘‘
 4 執行結果:
 5 ImportError: No module named ‘policy‘
 6 ‘‘‘
 7 
 8 ‘‘‘
 9 分析:
10 此時我們導入versions在versions.py中執行
11 import policy需要找從sys.path也就是從當前目錄找policy.py,
12 這必然是找不到的
13 ‘‘‘

十 軟件開發規範

python模塊與包