python入门开发笔记之模块、包介绍和相关介绍

本节重点：

• 使学员掌握模块概念、分类、几种导入方法
• 使学生掌握包的概念、不同包之间模块的相互导入、模块的查找路径
• 使学员掌握第3方模块的安装方法

本节时长需控制在50分钟内

什么是模块？

在计算机程序的开发过程中，随着程序代码越写越多，在一个文件里代码就会越来越长，越来越不容易维护。

为了编写可维护的代码，我们把很多函数分组，分别放到不同的文件里，这样，每个文件包含的代码就相对较少，很多编程语言都采用这种组织代码的方式。在Python中，一个.py文件就称之为一个模块（Module）。

使用模块有什么好处？

1. 最大的好处是大大提高了代码的可维护性。其次，编写代码不必从零开始。当一个模块编写完毕，就可以被其他地方引用。我们在编写程序的时候，也经常引用其他模块，包括Python内置的模块和来自第三方的模块。
2. 使用模块还可以避免函数名和变量名冲突。每个模块有独立的命名空间，因此相同名字的函数和变量完全可以分别存在不同的模块中，所以，我们自己在编写模块时，不必考虑名字会与其他模块冲突

模块分类

模块分为三种：

• 内置标准模块（又称标准库）执行help(‘modules’)查看所有python自带模块列表
• 第三方开源模块，可通过pip install 模块名 联网安装
• 自定义模块

模块调用

import module

from module import xx

from module.xx.xx import xx as rename  

from module.xx.xx import *

注意：模块一旦被调用，即相当于执行了另外一个py文件里的代码

自定义模块

这个最简单， 创建一个.py文件，就可以称之为模块，就可以在另外一个程序里导入

模块查找路径

发现，自己写的模块只能在当前路径下的程序里才能导入，换一个目录再导入自己的模块就报错说找不到了， 这是为什么？

这与导入路径有关

import sys

print(sys.path)

输出

['', '/Library/Frameworks/Python.framework/Versions/3.6/lib/python36.zip', 
'/Library/Frameworks/Python.framework/Versions/3.6/lib/python3.6', 
'/Library/Frameworks/Python.framework/Versions/3.6/lib/python3.6/lib-dynload', 
'/Library/Frameworks/Python.framework/Versions/3.6/lib/python3.6/site-packages']

python解释器会按照列表顺序去依次到每个目录下去匹配你要导入的模块名，只要在一个目录下匹配到了该模块名，就立刻导入，不再继续往后找。

注意列表第一个元素为空，即代表当前目录，所以你自己定义的模块在当前目录会被优先导入。

开源模块安装、使用

https://pypi.python.org/pypi 是python的开源模块库，截止2017年9.30日 ，已经收录了118170个来自全世界python开发者贡献的模块,几乎涵盖了你想用python做的任何事情。 事实上每个python开发者，只要注册一个账号就可以往这个平台上传你自己的模块，这样全世界的开发者都可以容易的下载并使用你的模块。

那如何从这个平台上下载代码呢？

1.直接在上面这个页面上点download,下载后，解压并进入目录，执行以下命令完成安装

编译源码    python setup.py build
安装源码    python setup.py install

1. 直接通过pip安装

pip3 install paramiko #paramiko 是模块名

pip命令会自动下载模块包并完成安装。

软件一般会被自动安装你python安装目录的这个子目录里

/your_python_install_path/3.6/lib/python3.6/site-packages

pip命令默认会连接在国外的python官方服务器下载，速度比较慢，你还可以使用国内的豆瓣源，数据会定期同步国外官网，速度快好多

sudo pip install -i http://pypi.douban.com/simple/ alex_sayhi --trusted-host pypi.douban.com   #alex_sayhi是模块名

使用

下载后，直接导入使用就可以，跟自带的模块调用方法无差，演示一个连接linux执行命令的模块

#coding:utf-8

import paramiko

ssh = paramiko.SSHClient()
ssh.set_missing_host_key_policy(paramiko.AutoAddPolicy())
ssh.connect('192.168.1.108', 22, 'alex', '123')

stdin, stdout, stderr = ssh.exec_command('df')
print(stdout.read())
ssh.close();

执行命令 - 通过用户名和密码连接服务器

包(Package)

当你的模块文件越来越多，就需要对模块文件进行划分，比如把负责跟数据库交互的都放一个文件夹，把与页面交互相关的放一个文件夹，

.
└── my_proj
    ├── crm #代码目录
    │   ├── admin.py
    │   ├── apps.py
    │   ├── models.py
    │   ├── tests.py
    │   └── views.py
    ├── manage.py
    └── my_proj #配置文件目录
        ├── settings.py
        ├── urls.py
        └── wsgi.py

像上面这样，一个文件夹管理多个模块文件，这个文件夹就被称为包

那不同包之间的模块互相导入呢？

crm/views.py内容

def sayhi():
    print('hello world!')

通过manage.py调用

from crm import views

views.sayhi()

执行manage.py (注意这里用python2)

Alexs-MacBook-Pro:my_proj alex$ ls
crm        manage.py    my_proj
Alexs-MacBook-Pro:my_proj alex$ python manage.py 
Traceback (most recent call last):
  File "manage.py", line 6, in <module>
    from crm import views
ImportError: No module named crm

竟然说找不到模块，为什么呢？

包就是文件夹，但该文件夹下必须存在 init.py 文件, 该文件的内容可以为空。int.py用于标识当前文件夹是一个包。

在crm目录下创建一个空文件**int.py ，再执行一次就可以了**

Alexs-MacBook-Pro:my_proj alex$ touch crm/__init__.py #创建一个空文件
Alexs-MacBook-Pro:my_proj alex$ 
Alexs-MacBook-Pro:my_proj alex$ ls crm/
__init__.py    admin.py    models.py    views.py
__pycache__    apps.py        tests.py    views.pyc
Alexs-MacBook-Pro:my_proj alex$ python manage.py 
hello world!

注意，在python3里，即使目录下没__int__.py文件也能创建成功，猜应该是解释器优化所致，但创建包还是要记得加上这个文件 吧。

跨模块导入

目录结构如下

.
├── __init__.py
├── crm
│   ├── __init__.py
│   ├── admin.py
│   ├── apps.py
│   ├── models.py
│   ├── tests.py
│   ├── views.py  
├── manage.py   
└── proj
    ├── __init__.py
    ├── settings.py
    ├── urls.py
    └── wsgi.py

根据上面的结构，如何实现在crm/views.py里导入proj/settings.py模块？

直接导入的话，会报错，说找到不模块

$ python3 views.py
Traceback (most recent call last):
  File "views.py", line 2, in <module>
    from proj import settings
ModuleNotFoundError: No module named 'proj'

是因为路径找不到，proj/settings.py 相当于是crm/views.py的父亲(crm)的兄弟(proj)的儿子(settings.py)，settings.py算是views.py的表弟啦，在views.py里只能导入同级别兄弟模块代码，或者子级别包里的模块，根本不知道表弟表哥的存在。这可怎么办呢？

答案是添加环境变量，把父亲级的路径添加到sys.path中，就可以了，这样导入 就相当于从父亲级开始找模块了。

crm/views.py中添加环境变量

import sys ,os

BASE_DIR = os.path.dirname(os.path.dirname(os.path.abspath(__file__))) #__file__的是打印当前被执行的模块.py文件相对路径，注意是相对路径
print(BASE_DIR)

sys.path.append(BASE_DIR)  

from proj import settings

def sayhi():
    print('hello world!')

print(settings.DATABASES)

输出

$ python3 views.py
/Users/alex/Documents/work/PyProjects/luffy_课件/21天入门/chapter4-常用模块/packages/my_proj
---my proj init---  #proj/__init__.py输出
in proj/settings.py #proj/settings.py输出
{'host': 'localhost'}

*注意；此时在proj/settings.py写上import urls会有问题么？

DATABASES= {
    'host':'localhost'
}

import urls  #这行刚加的 
print('in proj/settings.py')

结果报错了

ModuleNotFoundError: No module named 'urls'

为什么呢？ 因为现在的程序入口是views.py , 你在settings.py导入import urls,其实相当于在crm目录找urls.py,而不是proj目录，若想正常导入，要改成如下

DATABASES= {
    'host':'localhost'
}

from proj import urls  #proj这一层目录已经添加到sys.path里，可以直接找到
print('in proj/settings.py')

绝对导入&相对导入

在linux里可以通过cd …回到上一层目录 ，cd …/… 往上回2层，这个…就是指相对路径，在python里，导入也可以通过..

例如：

.
├── __init__.py
├── crm
│   ├── __init__.py
│   ├── admin.py
│   ├── apps.py
│   ├── models.py
│   ├── tests.py
│   ├── views.py  #from ..proj import settings 
├── manage.py   
└── proj
    ├── __init__.py
    ├── settings.py #from .import urls  
    ├── urls.py
    └── wsgi.py

views.py里代码

from ..proj import settings
def sayhi():
    print('hello world!')

print(settings.DATABASES)

执行结果报错了

Traceback (most recent call last):
File "my_proj/crm/views.py", line 4, in <module>
 from ..proj import settings
SystemError: Parent module '' not loaded, cannot perform relative import

或者有人会看到这个错

ValueError: attempted relative import beyond top-level package

其实这两个错误的原因归根结底是一样的：在涉及到相对导入时，package所对应的文件夹必须正确的被python解释器视作package，而不是普通文件夹。否则由于不被视作package，无法利用package之间的嵌套关系实现python中包的相对导入。

文件夹被python解释器视作package需要满足两个条件：

1. 文件夹中必须有__init__.py文件，该文件可以为空，但必须存在该文件。
2. 不能作为顶层模块来执行该文件夹中的py文件（即不能作为主函数的入口）。

所以这个问题的解决办法就是，既然你在views.py里执行了相对导入，那就不要把views.py当作入口程序，可以通过上一级的manage.py调用views.py

.
├── __init__.py
├── crm
│   ├── __init__.py
│   ├── admin.py
│   ├── apps.py
│   ├── models.py
│   ├── tests.py
│   ├── views.py  #from ..proj import settings 
├── manage.py  #from crm import views 
└── proj
    ├── __init__.py
    ├── settings.py #from .import urls  
    ├── urls.py
    └── wsgi.py

事实证明还是不行,报错

ValueError: attempted relative import beyond top-level package

但把from ..proj import settings 改成from . import models 后却执行成功了，为什么呢？

from .. import models会报错的原因是，这句代码会把manage.py所在的这一层视作package,但实际上它不是，因为package不能是顶层入口代码，若想不出错，只能把manage.py往上再移一层。

正确的代码目录结构如下

    packages/
    ├── __init__.py
    ├── manage.py #from my_proj.crm  import views
    └── my_proj
        ├── crm
        │   ├── admin.py
        │   ├── apps.py
        │   ├── models.py
        │   ├── tests.py
        │   ├── views.py  #from . import models;  from ..proj import settings 
        └── proj
            ├── __init__.py
            ├── settings.py
            ├── urls.py
            └── wsgi.py

再执行manage.py就不会报错了。

注:虽然python支持相对导入，但对模块间的路径关系要求比较严格，处理不当就容易出错，so并不建议在项目里经常使用。