Python升级之路( Lv10 ) 模块

Python系列文章目录

第一章 Python 入门

第二章 Python基本概念

第三章 序列

第四章 控制语句

第五章 函数

第六章 面向对象基础

第七章 面向对象深入

第八章 异常机制

第九章 文件操作

第十章 模块

模块化程序设计

• Python系列文章目录
• 前言
• 一、什么是模块
  • 模块和包
    • 命名规范
  • 标准库模块
  • 模块化编程
    • 背景
    • 流程
    • 创建和测试
    • 模块文档字符串&API设计
• 二、模块的导入
  • import 导入
  • from…import导入
  • import语句和from...import语句的区别
  • \_\_import\_\_() 动态导入
  • 模块的加载问题
• 三、包(package)
  • 概念和结构
  • pycharm中创建包
  • 导入包操作和本质
  • 用 * 导入包
• 四、库(Library)
  • 标准库
  • 第三方扩展库
  • PIP模块管理工具
    • 安装第三方扩展库的2种方式
      • 第一种方式：命令行下远程安装
      • 第二种方式：Pycharm中直接安装到项目中

前言

在本章, 我们首先认识了模块. 学习其相关命名规范, 标准库模块以及模块化编程的流程 然后, 我们学习了模块了模块导入的四种方式以及Python对模块导入所进行的优化 再然后, 我们学习了包, 以及如何导包和导包的本质 最后, 我们认识什么是库, 标准库以及第三方拓展库以及安装拓展库的两种方式

一、什么是模块

关于Python 中包, 模块, 类, 方法以及语句之间的关系如下图所示:

模块和包

注意事项:

• Python程序由包和模块组成. 一个模块对应python源文件，一般后缀名是： .py
• 模块由语句组成. 运行Python程序时，按照模块中语句的顺序依次执行
• 语句是Python程序的构造单元，用于创建对象、变量赋值、调用函数、控制语句等

命名规范

本段参考自博主: 小威W, 附原文链接

1. 包和模块命名

• 模块推荐使用小写命名; 如果有多个单词, 尽量使用下划线隔开
• 因为很多模块文件存与模块名称一致的类，模块采用小写，类采用首字母大写，这样就能区分开模块和类

除模块命名外, 其他结构命名规范

2. 类命名

• 类名使用驼峰(CamelCase)命名风格，首字母大写；
• 私有类可用一个下划线开头

3. 函数命名

• 函数名一律小写，如有多个单词，用下划线隔开
• 类内部函数命名，用单下划线(_)开头（该函数可被继承访问）
• 类内私有函数命名，用双下划线(__)开头（该函数不可被继承访问）

4. 变量命令

• 变量名推荐小写，如有多个单词，用下划线隔开
• 类内部变量命名，用单下划线(_)开头（该变量可被继承访问）
• 类内私有变量命名，用双下划线(__)开头（该变量不可被继承访问）

5. 常量命令

• 使用下划线分割并以大写字母命名

标准库模块

与函数类似，模块也分为标准库模块和用户自定义模块 Python标准库提供了操作系统功能、网络通信、文本处理、文件处理、数学运算等基本的功能.:

比如：

• random(随机数)
• math(数学运算)
• time(时间处理)
• file(文件处理)
• os(和操作系统交互)
• sys(和解释器交互)…

Python还提供了海量的第三方模块，使用方式和标准库类似。功能覆盖了我们能想象到的所有领域，

比如：

• 科学计算
• WEB
• 开发
• 大数据
• 人工智能
• 图形系统等

模块化编程

背景

模块(module)对应 Python源代码文件(.py文件). 模块中可以定义变量、函数、类、普通语句. 这样，我们可以将一个Python程序分解成多个模块，便于后期的复用

优点:

• 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
• 实现代码复用. 一个模块实现后，可以被反复调用
• 可维护性增强

流程

• 设计API，进行功能描述
• 编码实现API中描述的功能
• 在模块中编写测试代码，并消除全局代码。
• 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

• 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
• 模块化编程流程可以简化为: 设计->实现->编写->调用

查看模块使用方式

创建和测试

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.

例如

import math
print(math.__name__)    #输出'math'

实操代码: 通过 __name==“__main__” 独立处理模块的测试代码

# 模块名: mypy12_salary_module.py
"""
本模块用于计算公司员工的薪资
"""
company = "jssxd"


def yearSalary(mouthSalary):
    """根据传入的月薪, 计算出年薪"""
    return mouthSalary * 12


def daySalary(mouthSalary):
    """根据传入的月薪, 计算日薪"""
    return mouthSalary / 22.5  # #国家规定每个月的平均工作日是22.5


if __name__ == "__main__":  # 测试代码
    print(yearSalary(30000))
    print(daySalary(30000))

模块文档字符串&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.

实操代码: 设计计算薪水模块的API

# 模块名: mypy12_salary_module.py
"""
本模块用于计算公司员工的薪资
"""
company = "jssxd"


def yearSalary(mouthSalary):
    """根据传入的月薪, 计算出年薪"""
    return mouthSalary * 12


def daySalary(mouthSalary):
    """根据传入的月薪, 计算日薪"""
    return mouthSalary / 22.5  # #国家规定每个月的平均工作日是22.5

调用代码

# 模块名: mypy12_testImport_module.py
import mypy12_salary_module		

print(mypy12_salary_module.__doc__)		# 获取类注释内容
print(mypy12_salary_module.yearSalary.__doc__)		# 通过类.方法获取对应方法的注释内容

二、模块的导入

模块的导入就是“在本模块中使用其他模块”

import 导入

import 语句的基本语法格式如下：

• 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

import 加载的模块分为四种类型：

• 使用python编写的代码 .py文件
• 已被编译为共享库或 DLL 的C或C++扩展
• 一组模块的包
• 使用C编写并链接到python解释器的内置模块

注意事项:

from…import导入

• 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 * 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

实操代码:

from math import pi,sin
print(sin(pi/2))    #输出1.0

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

实操代码: 自定义一个模块 calculator.py

# mypy13_calculator.py
"""一个实现四则运算的计算器"""


def add(a, b):
    return a + b


def minus(a, b):
    return a - b


class MyNum():

    def print666(self):
        print(666)

在另一个模块 mypy13_test.py 测试

import mypy13_calculator as calculator

a = calculator.add(222, 444)
add(100,200)       # 不加模块名无法识别, 报错: NameError: name 'add' is not defined
print(a)

from 模块名 import * (不推荐使用)

from mypy13_calculator import *
a = add(222, 444)   # 无需模块名，可以直接引用里面的函数/类
print(a)

b = MyNum()
b.print666()

__import__() 动态导入

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

实操代码: 使用 import() 动态导入指定的模块( 不推荐 )

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)

注意事项：

模块的加载问题

当导入一个模块时， 模块中的代码都会被执行. 如果再次导入这个模块，则不会再次执行 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. 参考设计模式的单例模式思想 核心: 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(单例)

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

实操代码

# mypy14_module_load.py
print("当前模块被加载了...")

# mypy14_test.py
import mypy14_module_load  # 不会再执行test02模块中的语句
import mypy14_module_load  # 会执行test02模块中的语句

print("####")
import importlib
importlib.reload(mypy14_module_load)  # 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：

三、包(package)

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

pycharm中创建包

按照上面图片的格式去建包. 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。

导入包操作和本质

常见方式如下：

• import a.aa.module_AA : 按模块路径导入 在使用时，必须加完整名称来引用. 比如： a.aa.module_AA.fun_AA()
• from a.aa import module_AA: 按包路径导入模块 在使用时，直接可以使用模块名. 比如： module_AA.fun_AA()
• from a.aa.module_AA import fun_AA 按照模块路径导入指定类or方法 在使用时，直接可以使用函数名。 比如： fun_AA()

注意事项:

• 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(对照方式23)
• import item1.item2 这种语法中， item 必须是包或模块，不能是其他(对照方式1)

实操代码

# 方式一: 按模块路径导入
import com.time.pause.capture2.module.a.aa.module_AA

print(com.time.pause.capture2.module.a.aa.module_AA.add(10, 20))

# 方式二: 按包路径导入模块
from com.time.pause.capture2.module.a.aa import module_AA

print(module_AA.add(10, 20))

# 方式三: 按照模块路径导入指定类or方法
from com.time.pause.capture2.module.a.aa.module_AA import add
add(10, 20)

import com.time.pause.capture2.module.a

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.

实操代码: 测试包的 __init__.py 文件本质用法

a 包下的 __init__.py 文件添加如下内容:

import turtle
import math

print("导入a包")

b 包下的 module_B1.py 文件中导入 a 包，添加代码如下:

import com.time.pause.capture2.module.a

print(com.time.pause.capture2.module.a.math.pi)
# 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

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. 尽管提供 import * 的方法，仍不建议在生产代码中使用这种写法 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"]

四、库(Library)

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. Python中库是借用其他编程语言的概念，没有特别具体的定义. 我们通常将某个功能的“模块的集合”，称为库

标准库

Python拥有一个强大的标准库。Python语言的核心只包含数字、字符串、列表、字典、文件等常见类型和函数， 而由Python标准库提供了系统管理、网络通信、文本处理、数据库接口、图形系统、XML处理等额外的功能

目前学过的有：random、math、time、file、os、sys等模块

• random模块实现随机数处理
• math模块实现数学相关的运算
• time模块实现时间的处理
• file模块实现对文件的操作
• OS模块实现和操作系统的交互
• sys模块实现和解释器的交互

第三方扩展库

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官网搜索标准库 传送门 想要了解 python 常用第三方库请见 这里

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

安装第三方扩展库的2种方式

第一种方式：命令行下远程安装

第二种方式：Pycharm中直接安装到项目中

1. 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 InstallPackage ，等待安装即可，几秒种后，即提示安装成功

1. 提示成功后, 我们就可以在项目中直接使用第三方库pymysql了

注意:

在下载标准库模块时, 如果下载的标准库模块版本和当前自己安装的Python 版本不一致, 可能会导致下载失败.

解决方案:

可以在使用pycharm时, 不指定安装版本. 这样pycharm可以自动匹配合适版本并下载