模块

目录

• 模块基础
  • 什么是模块
  • 为什么要用模块
  • 如何使用模块
• import与from...import...
  • import 模块名
  • from模块名import具体的功能
  • import和from...import...的异同
• 循环导入问题
  • 什么是循环导入
  • 解决方案
    • 方案一
    • 方案二(会出现重复现象)
• 模块的搜索路径
  • 模块搜索路径的顺序
    • 验证先从内存中找
    • 验证先从内置中找
    • 验证从sys.path中找
  • 搜索路径以执行文件为准
• Python文件的两种用途
• 包
  • 什么是包
  • 为什么要有包
  • 如何使用包
    • 模块和包

模块基础

什么是模块

模块是一系列功能的集合体，而函数是某一个功能的集合体，因此模块可以看成是一堆函数的集合体。一个py文件内部可以放一堆函数，因此一个py文件就可以看成一个模块。如果这个py文件名为module.py,模块名则是module。

• 自定义模块：如果自己写一个py文件，在文件内写入一堆函数，则它被称为自定义模块，即使用Python编写的.py文件
• 第三方模块：已被编译为共享库或DLL的C或C++扩展
• 内置模块：使用C编写并链接到Python解释器的内置模块
• 包：把一系列模块组织到一起的文件夹（注：文件夹下有一个__init__.py文件，该文件夹称之为包）

为什么要用模块

1.用第三方或者内置的模块是一种拿来主义，可以极大地提升开发效率。

2.自定义模块，将我们自己程序中用到的公共功能，写入一个Python文件，然后程序的各部分组件可以通过导入的方式来引用自定义模块功能。

如何使用模块

一般使用import和from...import...导入模块。

import与from...import...

一般使用import和from...import...导入模块。

下述以spam.py内的文件代码为例：

# spam.py
print('from the spam.py')

money = 1000

def read1():
    print('spam模块:',money)
    
def read2():
    print('spam模块')
    read1()
    
def change():
    global money
    money = 0

from the spam.py

import 模块名

# run.py

import spam  # from the spam.py

import首次导入模块发生了3件事：

1.以模块为准创造一个模块的名称空间

2.执行模块对应的文件，将执行过程中产生的名字都丢到模块的名称空间

3.在当前执行文件中拿到一个模块名

模块的重复导入会直接引用之前创造好的结果，不会重复执行模块的文件，即重复导入会发生：spam=spam=模块名称空间的内存地址。

# run.py
import spam as sm


money = 11111

sm.money
sm.read1()   # 'spam模块:1000'
sm.read2
sm.change()

print(money)  # 1000

导入多个模块

import spam,time,os

# 推荐使用下述方式
import spam
import time
import os

from模块名import具体的功能

# run.py

from spam import money

money = 10

print(money) # 10

from...import...首次导入模块发生了3件事：

1.以模块为准创造一个模块的名称空间

2.执行模块对应的文件，将执行过程中产生的名字都丢到模块的名称空间

3.在当前执行文件的名称空间中拿到一个名字，该名字直接指向模块中的那个名字，意味着可以不用加任何前缀而直接使用

• 优点：不用加前缀，代码更精简
• 缺点：容易与当前执行文件中名称空间中的名字冲突

导入文件内所有的功能：

# spam.py

__all__ = ['money','read1']  # 只允许导入‘money’和‘read1’

# run.py

from spam import * # 导入spam.py内所有功能，但会受限制于__all__

import和from...import...的异同

相同点：

1.两者都会执行模块对应的文件，两者都会产生模块的名称空间

2.两者调用功能时，需要跑到定义时寻找作用域关系，与调用位置无关

不同点：

import需要加前缀；from...import...不需要加前缀

循环导入问题

什么是循环导入

# m1.py
print('from m1.py')
from m2 import x

y = 'm1'

1.创建m2的名称空间

2.执行m2.py，将执行产生的名字丢到m2的名称空间

3.在当前执行文件中拿到m2.x

# m2.py

print('from m2')
from m1 import y

x = 'm2'

1.创建m1的名称空间

2.执行m1.py，将执行产生的名字丢到m1的名称空间

3.在当前执行文件中拿到m1.y

# run.py

import m1

1.创建m1的名称空间

2.执行m1.py，将执行产生的名字丢到m1的名称空间

3.在当前执行文件中拿到m1

• 如果运行run.py，则会报错ImportError: cannot import name 'y'

解决方案

我们可以使用函数定义阶段只识别语法的特性解决循环导入的问题，我们也可以从本质上解决循环导入的问题，但是最好的解决方法是不要出现循环导入。

方案一

# m1.py
print('from m1.py')

def func():
    from m2 import x
    print(x)
    
    
y = 'm1'

# m2.py
print('from m2')

def func():
    from m1 import y
    print(y)
    
    
x = 'm2'

方案二(会出现重复现象)

# m1.py
print('from m1')

y = 'm1'
from m2 import x

# m2.py
print('from m2')


x ='m2'
from m1 import y

模块的搜索路径

模块搜索路径的顺序

模块其实就是一个文件，如果要执行文件，首先要找到模块的路径（某个文件夹）。如果模块的文件路径和执行文件不在同一个文件目录下，我们就需要指定模块的路径。

模块的搜索路径指的是在导入模块时需要检索的文件夹。

导入模块时查找模块的顺序是：

1.先从内存中已经导入的模块中寻找

2.内置的模块

3.环境变量sys.path中找，sys.path的第一个值是当前执行文件的所在的文件夹。

验证先从内存中找

如果在运行run.py文件的时候，快速删除mmm.py文件，会发现run.py继续运行，不会报错，因为mmm已经导入内存。如果在运行一次run.py则会报错，因为mmm.py文件已经被删除了。

# mmm.py

def f1():
    print('from mmm.py f1')

# run.py
import time
import mmm

time.sleep(10)
import mmm
mmm.f1()  # from mmm.py f1

验证先从内置中找

# time.py  自定义一个time模块
print('from time.py')

# run.py
import time
print(time)  # 没有打印 from time.py，说明从内置中找的

<module 'time' (built-in)>

验证从sys.path中找

如果mmm.py在/Users/mac/Desktop/video/python/day16路径下，而执行文件路径为/Users/mac/Desktop/video/python，如果普通导入一定会报错，我们可以把/Users/mac/Desktop/video/python/day16添加到环境变量sys.path中，防止报错。

# run.py
import sys
sys.path.append(r'/Users/mac/Desktop/video/python/day16')
print(sys.path)

import mmm
mmm.f1()

搜索路径以执行文件为准

模块搜索路径练习

> dir1
  
        m1.py
  
      > m2.py
 
 run.py

# m1.py

import sys
print('模块m1中查看的结果',sys.path)
# import m2
from dir1 import m2
m2.f2()

# m2.py

import sys
print(sys.path)

def f2():
    print('from f2')

# run.py
import sys
print('执行文件查看的结果：',sys.path)
from dir1 import m1

其中run.py文件的执行路径是/Users/mac/Desktop/video/python/day16/模块搜索路径练习，如果我们在m1.py中直接使用import m2导入m2会报错，而使用from dir1 import m2导入m2则会成功，因为搜索路径以执行文件为准，dir1和run.py是同目录下的，因此run.py的环境变量能找到dir1；而m2和run.py不是同目录下的，因此run.py的环境变量无法直接找到m2。

Python文件的两种用途

Python文件总共有两种用途，一种是执行文件；另一种是被当作模块导入。

编写好的一个Python文件可以有两种用途：

1.脚本，一个文件就是整个程序，用来被执行

2.模块，文件中存放着一堆功能，用来被导入使用

# aaa.py

x = 1 

def f1():
    print('from f1')
    
def f2():
    print('from f2')
    

    
f1()
f2()

# run.py

import aaa

如果直接运行run.py会直接运行aaa.py中的f1()和f2(),但是如果我们在aaa.py中加上if __name__ == '__main__':这句话，则可以防止运行run.py时执行f1()和f2()。因为当aaa.py被当作模块直接运行时__name__ == 'aaa'，当aaa.py被当作执行文件时__name__ == __main__。

# aaa.py

x = 1 

def f1():
    print('from f1')
    
def f2():
    print('from f2')
    

if __name__ == '__main__':  
    f1()
    f2()

包

什么是包

包是模块的一种形式，包的本质就是一个含有__init__.py文件的文件夹。

为什么要有包

模块的第一个版本只有10个功能，但是未来在扩展版本的时候，模块名和用法应该最好不要去修改，但是这只对使用者友好，但由于版本扩展，文件越来越大，模块的设计者对模块的管理、维护会越来越复杂，因此我们可以使用包来扩展模块的功能。

如何使用包

模块和包

导入模块发生的三件事：

1.创建一个模块的名称空间

2.执行py文件，将执行过程中产生的名字存放于名称空间中。

3.在当前执行文件中拿到模块的名字，这个名字指向模块的名称空间。

导入包发生的三件事：

1.创建一个包的名称空间

2.由于包是一个文件夹，无法执行包，因此执行包下的__init__.py文件，将执行过程中产生的名字存放于包的名称空间中（即包名称空间中存放的名字都是来自于__init__.py）

3.在当前执行文件中拿到包的名字，这个名字指向包的名称空间。

导入包就是导入包下的__init__.py，并且使用import和from...import...导入