python笔记13-模块-优快云博客

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模块化（`module`）程序设计理念

1.模块和包概念的进化史

结构图
模块化编程有如下几个重要优势：
1. 便于将一个任务分解成多个模块，实现团队协同开发，完成大规模程序
2. 实现代码复用。一个模块实现后，可以被反复调用
3. 可维护性增强

2.模块化编程的流程

模块化编程的一般流程：
1. 设计API，进行功能描述。
2. 编码实现API中描述的功能。
3. 在模块中编写测试代码，并消除全局代码。
4. 使用私有函数实现不被外部客户端调用的模块函数。
模块的API和功能描述要点
1. API(Application Programming Interface 应用程序编程接口)是用于描述模块中提供的函数和类的功能描述和使用方式描述。
2. 模块化编程中，首先设计的就是模块的API（即要实现的功能描述），然后开始编码实现API中描述的功能。最后，在其他模块中导入本模块进行调用。
3. 可以通过help(模块名)查看模块的API。一般使用时先导入模块然后通过help函数查看。
4. 可以通过__doc__可以获得模块的文档字符串的内容。

3.模块的创建和测试代码

简介：
每个模块都有一个名称，通过特殊变量 __name__ 可以获取模块的名称。在正常情况下，模块名字对应源文件名。仅有一个例外，就是当一个模块被作为程序入口时（主程序、交互式提示符下），它的__name__ 的值为 __main__ 。我们可以根据这个特点，将模块源代码文件中的测试代码进行独立的处理。

4.模块文档字符串和`API`设计

我们可以在模块的第一行增加一个文档字符串，用于描述模块的相关功能。然后，通过 __doc__ 可以获得文档字符串的内容。
在正常情况下，模块名字对应源文件名。仅有一个例外，就是当一个模块被作为程序入口时（主程序、交互式提示符下），它的__name__ 的值为 __main__ 。我们可以根据这个特点，将模块源代码文件中的测试代码进行独立的处理。

5.模块的导入

模块的导入
模块化设计的好处之一就是“代码复用性高”。写好的模块可以被反复调用，重复使用。模块的导入就是“在本模块中使用其他模块”。
import语句导入
1. 语法：
```
import  模块名               #导入一个模块
import  模块1，模块2…      #导入多个模块
import  模块名   as 模块别名     #导入模块并使用新名字
```
2. import 加载的模块分为四种类型：
  1. 使用python编写的代码 .py文件
  2. 已被编译为共享库或 DLL 的C或C++扩展
  3. 一组模块的包
  4. 使用C编写并链接到python解释器的内置模块
3. import本质以及执行过程
  我们一般通过 import 语句实现模块的导入和使用， import 本质上是使用了内置函数 __import__() 。当我们通过 import 导入一个模块时，python解释器进行执行，最终会生成一个对象，这个对象就代表了被加载的模块。
```
import  math
print(id(math))
print(type(math))
print(math.pi)    #通过math.成员名来访问模块中的成员
# 运行结果
31840800
<class 'module'>
```
  由上，我们可以看到 math 模块被加载后，实际会生成一个 module 类的对象，该对象被math变量引用。我们可以通过 math 变量引用模块中所有的内容。我们通过 import 导入多个模块，本质上也是生成多个 module 类的对象而已。有时候，我们也需要给模块起个别名，本质上，这个别名仅仅是新创建一个变量引用加载的模块对象而已。
4. from…import导入
  1. Python中可以使用 from…import 导入模块中的成员。基本语法格式如下：from 模块名 import 成员1，成员2，…
    如果希望导入一个模块中的所有成员，则可以采用如下方式：from 模块名 import *
  2. 注意
    ⚠️尽量避免 from 模块名 import * 这种写法。* 它表示导入模块中所有的不是以下划线 _ 开头的名字都导入到当前位置。但你不知道你导入什么名字，很有可能会覆盖掉你之前已经定义的名字。而且可读性极其的差。一般生产环境中尽量避免使用，学习时没有关系。

6.import语句和from…import语句的区别

import 导入的是模块。from...import 导入的是模块中的函数/类。❤️如果进行类比的话， import 导入的是“文件”，我们要使用该“文件”下的内容，必须前面加“文件名称”。 from...import 导入的是文件下的“内容”，我们直接使用这些“内容”即可，前面再也不需要加“文件名称”了。

7.import() 动态导入

简介：
import 语句本质上就是调用内置函数 __import__() ，我们可以通过它实现动态导入。给 __import__() 动态传递不同的的参数值，就能导入不同的模块

代码示例：
使用 __import__() 动态导入指定的模块

s = "math"
m = __import__(s)   #导入后生成的模块对象的引用给变量m
print(m.pi)

注意：
一般不建议我们自行使用 __import__() 导入，其行为在python2和python3中有差异，会导致意外错误。如果需要动态导入可以使用 importlib 模块
```
import importlib
a = importlib.import_module("math")
print(a.pi)
```

8.模块的加载问题

简介：
当导入一个模块时，模块中的代码都会被执行。不过，如果再次导入这个模块，则不会再次执行。Python的设计者为什么这么设计？因为，导入模块更多的时候需要的是定义模块中的变量、函数、对象等。这些并不需要反复定义和执行。“只导入一次 import-only-once ”就成了一种优化。
注意：
一个模块无论导入多少次，这个模块在整个解释器进程内有且仅有一个实例对象。

9.重新加载

有时候我们确实需要重新加载一个模块，这时候可以使用importlib.reload() 方法。

10.包`package`的使用

包(package)的概念和结构:
当一个项目中有很多个模块时，需要再进行组织。我们将功能类似的模块放到一起，形成了“包”。本质上，“包”就是一个必须有__init__.py 的文件夹。典型结构如下：

包下面可以包含“模块(module)”，也可以再包含“子包(subpackage)”。就像文件夹下面可以有文件，也可以有子文件夹一样。

11.pycharm中创建包

简介：
在pycharm开发环境中创建包，非常简单。在要创建包的地方单击右键： New-->Python package 即可。pycharm会自动帮助我们生成带有__init__.py 文件的包。
导入包的操作
上10包package的使用中的包结构，我们需要导入 module_AA.py 。方式如下：
1. import a.aa.module_AA
  在使用时，必须加完整名称来引用，比如：a.aa.module_AA.fun_AA()
2. from a.aa import module_AA
  在使用时，直接可以使用模块名。比如：module_AA.fun_AA()
3. from a.aa.module_AA import fun_AA 直接导入函数
  在使用时，直接可以使用函数名。比如：fun_AA()
注意：
1. from package import item 这种语法中，item 可以是包、模块，也可以是函数、类、变量。
2. import item1.item2 这种语法中，item 必须是包或模块，不能是其他。
导入包的本质：
导入包的本质其实是“导入了包的 __init__.py ”文件。也就是说， import pack1 意味着执行了包 pack1 下面的 __init__.py 文件。这样，可以在
__init__.py 中批量导入我们需要的模块，而不再需要一个个导入。
5.init.py 的核心作用：
1. 作为包的标识，不能删除。
2. 导入包实质是执行 __init__.py 文件，可以在 __init__.py 文件中做这个包的初始化、以及需要统一执行代码、批量导入
代码示例：测试包的 __init__.py 文件本质用法
1. a 包下的 __init__.py 文件内容:
```
import turtle
import math
print("导入a包")
```
2. b 包下的 module_B1.py 文件中导入 a 包，代码如下:
```
import a
print(a.math.pi)
# 运行结果
导入a包
3.141592653589793
```
  ❤️如上测试我们可以看出python的设计者非常巧妙的通过
  __init__.py 文件将包转成了模块的操作。

12.用 `*` 导入包

import * 这样的语句理论上是希望文件系统找出包中所有的子模块，然后导入它们。这可能会花长时间等。Python 解决方案是提供一个明确的包索引。
这个索引由 __init__.py 定义__all__ 变量，该变量为一个列表，如上例 a包下的 __init__.py 中，可定义 __all__ = ["module_A","module_A2"]这意味着， from sound.effects import * 会从对应的包中导入以上两个子模块；⚠️尽管提供 import * 的方法，仍不建议在生产代码中使用这种写法。

13.库(`Library`)

简介：
Python中库是借用其他编程语言的概念，没有特别具体的定义。模块和包侧重于代码组织，有明确的定义。库强调的是功能性，而不是代码组织。我们通常将某个功能的“模块的集合”，称为库。
Python标准库的主要功能有：
1. 文本处理，包含文本格式化、正则表达式匹配、文本差异计算与合并、Unicode支持，二进制数据处理等功能
2. 文件处理，包含文件操作、创建临时文件、文件压缩与归档、操作配置文件等功能
3. 操作系统功能，包含线程与进程支持、IO复用、日期与时间处理、调Z系统函数、日志（logging）等功能
4. 网络通信，包含网络套接字，SSL加密通信、异步网络通信等功能
5. 网络协议，支持HTTP，FTP，SMTP，POP，IMAP，NNTP，XMLRPC等多种网络协议，并提供了编写网络服务器的框架
6. W3C格式支持，包含HTML，SGML，XML的处理。
7. 其它功能，包括国际化支持、数学运算、HASH、Tkinter等
常用基础库功能：
1. random模块实现随机数处理
2. math模块实现数学相关的运算
3. time模块实现时间的处理
4. file模块实现对文件的操作
5. OS模块实现和操作系统的交互
6. sys模块实现和解释器的交互

14.第三方扩展库的介绍

强大的标准库奠定了python发展的基石，丰富和不断扩展的第三方库是python壮大的保证。我们可以进入PyPI官网。
表常用第三方库大汇总

15.PIP模块管理工具

pip 是一个现代的，通用的Python包管理工具。提供了对 Python
包的查找、下载、安装、卸载的功能。
第一种方式：命令行下远程安装
1. pip更换数据源(由于访问国外网站慢，建议更换)：
  1. 家目录中，创建 pip 目录，然后增加文件： pip.ini 内容拷贝下
    面的即可(不要加其他字符)：
```
[global]
index-url =
https://mirrors.aliyun.com/pypi/simple/
[install]
trusted-host=mirrors.aliyun.com
```
  - Linux的家目录： ~ 增加目录和文件：~/.pip/pip.conf
  - Windows的家目录是：c:/user/用户名 增加目录和文件：c:/user/用户名/pip/pip.ini
2 其他数据源：
1. 阿里云 http://mirrors.aliyun.com/pypi/simple/
2. 豆瓣：http://pypi.douban.com/simple/
3. 中国科学技术大学 : https://pypi.mirrors.ustc.edu.cn/simple
4. 清华：https://pypi.tuna.tsinghua.edu.cn/simple
5. 华中理工大学 : http://pypi.hustunique.com/simple
6. 山东理工大学 : http://pypi.sdutlinux.org/simple
7. V2EX：http://pypi.v2ex.com/simple
第二种方式：Pycharm中直接安装到项目中
在Pycharm中，依次点击： file-->setting-->Project 本项目名-->Project Interpreter
点击 + ，然后输入要安装的第三方库 pymysql ,再点击按钮 Install Package ，等待安装即可，几秒种后，即提示安装成功：

这样，我们就可以在项目中直接使用第三方库pymysql了。
END