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正确的判断来源于经验,然而经验来源于错误的判断。

—— Fred Brooks

目录

我们已经知道函数是一种重复利用代码的机制。

本节我们来介绍模块,Python 中的模块,也是一种重复利用代码的机制。我们可以将有特定功能的代码(比如函数等)写在模块中,供他人使用,便于重复利用,便于维护。

在前面的章节中,我们也接触过模块。Python 功能强大的一个重要的原因,就是它有各种方便使用的模块。

Python 中的模块可以分为两种:

  • 内建模块:Python 自带的模块,安装好Python 解释器后,内建模块就已经安装好了,直接import 就可使用
  • 第三方模块:由个人,公司或组织开发的模块,使用之前需要先安装,再import

1,定义模块

我们写的Python 代码都是以.py 为后缀,Python 模块也是以.py 为后缀,其实每个Python 代码文件,都可以看做是一个Python 模块。

我们编写如下代码:

#! /usr/bin/env python3

# 定义一个字符串
PY = 'Hi Python.' # 定义一个函数
def hello_py():
print('Hello Python.')

将该代码写在一个名为hello.py 的文件中,该文件就是一个hello 模块,将该文件放在~/hi 目录中。

注意:

在定义模块时,要避免与已有的模块起相同的名字,会引起冲突

2,使用模块

我们进入~/hi 目录,打开python3 交互式环境。

dir() 函数

在引入模块之前,我们先使用dir() 函数,来查看当前环境可用的函数/变量

>>> dir()
['__annotations__', '__builtins__',
'__doc__', '__loader__', '__name__',
'__package__', '__spec__']

可以看到,除了几个魔法方法外,没有任何其他可用的函数/变量

我们定义一个变量s

>>> s = 'abc'

再用dir() 函数查看,可以看到多了一个s 变量:

>>> dir()
['__annotations__', '__builtins__',
'__doc__', '__loader__', '__name__',
'__package__', '__spec__', 's']

import 模块

在使用模块时,需要先引入模块。引入模块,需要使用import 关键字。

我们输入如下代码将hello 模块引入:

>>> import hello

再用dir() 函数,来查看当前环境可用的函数/变量

>>> dir()
['__annotations__', '__builtins__',
'__doc__', '__loader__', '__name__',
'__package__', '__spec__', 'hello', 's']

可以看到,多了一个hello。这是因为引入的模块会使用模块名来作为可用的标识符。

我们可以用dir(hello) 来查看hello 模块支持的函数/变量

>>> dir(hello)
['__builtins__', '__cached__', '__doc__',
'__file__', '__loader__', '__name__',
'__package__', '__spec__', 'PY', 'hello_py']

可以看到,有两个标识符PYhello_py 可以使用,但并不能看出PYhello_py 是一个函数,还是一个变量。

可以通过type(hello.标识符) 来查看标识符的类型:

>>> type(hello.PY)               # 字符串
<class 'str'>
>>> type(hello.hello_py) # 函数
<class 'function'>

可见PY 是一个字符串, hello_py 是一个函数。

注意:

引用一个模块中的标识符,使用的是点. 操作符

比如这里的hello.PYhello.hello_py

我们可以这样来调用一个模块中的函数/变量

>>> hello.PY
'Hi Python.'
>>> hello.hello_py()
hello python.

3,模块文档注释

我们知道编写函数时可以有文档注释,同样模块中也可以有文档注释,任何模块的第一个字符串将作为该模块的文档注释,如下:

#! /usr/bin/env python3

'''这是hello 模块的说明文档'''

# 定义一个字符串
PY = 'Hi Python.' # 定义一个函数
def hello_py():
print('Hello Python.')

可以用魔法方法__doc__ 来访问文档字符串:

>>> hello.__doc__
'这是hello 模块的说明文档'

4,私有变量和私有函数

在Python 模块中,规定以单下划线_ 和双下划线__ 开头的函数/变量,被称为私有函数/变量(private),不应该被外部模块使用。

不以___ 开头的函数/变量,被称为共有函数/变量 (public),可被外部使用。

如下:

#! /usr/bin/env python3

'''这是hello 模块的说明文档'''

PY = 'Hi Python.'

def _hello(s):
print('hello %s.' % s) def hello_py():
_hello('python') def hello_java():
_hello('java')

在该模块中,hello_pyhello_javaPY 是提供给外部使用的,而_hello 只建议在模块内部使用。

其实在Python 中的这种访问权限的控制,实际上是“假的”,因为从技术上来说,这种方式,并不能完全的禁止外部调用,只是相当于一种编程规范

如果我们非要使用这种以下划线开头的函数,从技术上来说也是行得通的,如下:

>>> import hello
>>> hello._hello('python')
hello python.

但一般我们并不建议这样做。

5,__name__ 属性

每个模块中都自带一个__name__ 属性,运行当前模块时,该属性的值为__main__,这经常与if 语句一起,被用来测试代码使用,这类似其它编程语言中的main() 函数。

如下,文件名为hello.py

#! /usr/bin/env python3

'''这是hello 模块的说明文档'''

PY = 'Hi Python.'

def hello_py():
print('hello python.') if __name__ == '__main__':
hello_py()

当我们在命令行执行python3 hello.py 时,if __name__ == '__main__': 内的代码块都会被执行。

但当在其它模块引入hello 模块时,if __name__ == '__main__': 内的代码块并不会被执行。

6,Python 包

Python 包是比模块更高层的概念,一个Python 包中可以包含一个或多个模块。

一个包含多个模块的Python 包结构如下:

my_abc/
├── __init__.py
├── a.py
├── b.py
└── c/
├── __init__.py
└── d.py

my_abc 是顶层包名,my_abc 目录中有一个__init__.py 文件,拥有这个__init__.py 文件的目录才会被认为是一个Python 包,否则,只是一个普通的目录。

__init__.py 文件可以为空,也可以有Python 代码,my_abc/c/ 目录中的__init__.py 文件也是同样的道理。

my_abc/__init__.py 文件中写入如下内容:

#! /usr/bin/env python3

print('这是my_abc 模块中的 __init__ 文件')

my_abc/c/__init__.py 文件中写入如下内容:

#! /usr/bin/env python3

print('这是my_abc.c 模块中的 __init__ 文件')

我们在my_abc 同级目录下运行python3 解释器,当我们引入my_abc 包时,my_abc/__init__.py 文件中的代码就会被执行:

>>> import my_abc  # 第一次引入
这是my_abc 模块中的 __init__ 文件
>>> import my_abc # 第二次引入

可以看到当输入import my_abc 代码时,字符串这是my_abc 模块中的 __init__ 文件 被输出,说明my_abc/__init__.py 文件中的内容被执行了。

紧接着再次输入import my_abc 代码时,并没有任何输出,说明某个模块中的__init__.py 文件中的内容,只有在第一次导入该模块时,才会执行。

此时,当前环境中多了一个可用的my_abc 标识符:

>>> dir()
['__annotations__', '__builtins__',
'__doc__', '__loader__', '__name__',
'__package__', '__spec__', 'my_abc']

同样,当我们引入my_abc.c 包时,my_abc/c/__init__.py 文件中的代码就会被执行:

>>> import my_abc.c
这是my_abc.c 模块中的 __init__ 文件

from ... import ... 语法

我们可以使用from... import... 语法来引入一个包中的模块,比如我们引入my_abc 包中的a 模块,如下:

>>> from my_abc import a
这是my_abc 模块中的 __init__ 文件
>>> dir()
['__annotations__', '__builtins__',
'__doc__', '__loader__', '__name__',
'__package__', '__spec__', 'a']

可以看到,使用该语法引入a 模块时,my_abc/__init__.py 文件中的内容也执行了,此时,当前环境中多了一个可用的a 标识符。

from ... import ... as... 语法

可以使用as 关键字为模块重命名,例如将a 模块重命名为a_test

>>> from my_abc import a as a_test
这是my_abc 模块中的 __init__ 文件
>>> dir()
['__annotations__', '__builtins__',
'__doc__', '__loader__', '__name__',
'__package__', '__spec__', 'a_test']

可以看到本次导入时,没有a 标识符,取而代之的a_test

from ... import * 语法

from ... import * 语法会导入某个包中__init__.py 文件内的__all__ 列表的所有内容,当__all__ 列表不存在时,该语法将导入__init__.py 文件中的所有可用标识符。

例如,my_abc/__init__.py 文件中内容如下,没有__all__ 列表:

#! /usr/bin/env python3

print('这是my_abc 模块中的 __init__ 文件')

i = 1
j = 2 def hello():
print('hello')

使用from ... import * 语法,将导入__init__.py 文件中所有可用的标识符:

>>> from my_abc import *
这是my_abc 模块中的 __init__ 文件
>>> dir()
['__annotations__', '__builtins__',
'__doc__', '__loader__', '__name__',
'__package__', '__spec__',
'hello', 'i', 'j']

可见__init__.py 文件中的所有可用标识符,都被导入到了当前环境中。

如果在__init__.py 文件中声明一个__all__ 列表,如下:

#! /usr/bin/env python3

print('这是my_abc 模块中的 __init__ 文件')

__all__ = ['i', 'hello']

i = 1
j = 2 def hello():
print('hello')

from ... import * 语法将只会导入__all__ 列表中的内容,如下

>>> from my_abc import *
这是my_abc 模块中的 __init__ 文件
>>> dir()
['__annotations__', '__builtins__',
'__doc__', '__loader__', '__name__',
'__package__', '__spec__',
'hello', 'i']

因为__all__ 列表中只有i, hello 两个元素,所以只导入了这两个标识符。

7,模块的导入路径

从内建模块sys 中的path 标识符可查看导入模块的路径:

>>> import sys
>>> sys.path
['',
'/usr/lib/python36.zip',
'/usr/lib/python3.6',
'/usr/lib/python3.6/lib-dynload',
'/usr/local/lib/python3.6/dist-packages',
'/usr/lib/python3/dist-packages']

其中,第一个'' 表示从当前目录中导入,其它的目录是系统中的标准包路径

Python 会按照该列表,从前往后依次从这些路径中导入你想import 的模块,先从当前目录中尝试导入你想导入的模块,如果没有找到,会依次从后边的路径去查找,如果都没有找到,最后会抛出异常。

比如,现在有一个test 目录,该目录下有一个a.py 文件:

test/
└── a.py

如果在test 同级目录下导入a.py,将出现异常,因为无法从sys.path 中找到a.py

>>> import a
Traceback (most recent call last):
File "<stdin>", line 1, in <module>
ModuleNotFoundError: No module named 'a'

此时,可以将./test 目录appendsys.path 中,然后再import

>>> import sys
>>> sys.path.append('./test')
>>> import a # 没有出现异常,说明导入成功
>>> dir()
['__annotations__', '__builtins__',
'__doc__', '__loader__', '__name__',
'__package__', '__spec__',
'a', 'sys'] # a 模块被成功导入

(完。)


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