模块

一、模块的使用

import语句

首次导入模块会做三件事：

1、执行源文件代码

2、产生一个新的名称空间用于存放源文件执行过程中产生的名字

3、在当前执行文件所在的名称空间中得到一个名字foo，该名字指向新创建的模块名称空间，若要引用模块名称空间中的名字，需要加上该前缀，如下

import foo #导入模块foo
a=foo.x #引用模块foo中变量x的值赋值给当前名称空间中的名字a
foo.get() #调用模块foo的get函数
foo.change() #调用模块foo中的change函数
obj=foo.Foo() #使用模块foo的类Foo来实例化，进一步可以执行obj.func()

加上foo.作为前缀就相当于指名道姓地说明要引用foo名称空间中的名字，所以肯定不会与当前执行文件所在名称空间中的名字相冲突，并且若当前执行文件的名称空间中存在x，执行foo.get()或foo.change()操作的都是源文件中的全局变量x。（定义阶段就确认了）

ps：需要强调一点是，第一次导入模块已经将其加载到内存空间了，之后的重复导入会直接引用内存中已存在的模块，不会重复执行文件，通过import sys，打印sys.modules的值可以看到内存中已经加载的模块名。

用import语句导入多个模块，可以写多行import语句

import module1
import module2
   ...
import moduleN

还可以在一行导入，用逗号分隔开不同的模块

import module1,module2,...,moduleN

但其实第一种形式更为规范，可读性更强，推荐使用，而且我们导入的模块中可能包含有python内置的模块、第三方的模块、自定义的模块，为了便于明显地区分它们，我们通常在文件的开头导入模块，并且分类导入，一类模块的导入与另外一类的导入用空行隔开，不同类别的导入顺序如下：

#1. python内置模块
#2. 第三方模块
#3. 程序员自定义模块

ps：文件开头导入模块属于全局作用域，在函数内导入的模块则属于局部的作用域。

from import语句

from...import...与import语句基本一致，唯一不同的是：使用import foo导入模块后，引用模块中的名字都需要加上foo.作为前缀，而使用from foo import x,get,change,Foo则可以在当前执行文件中直接引用模块foo中的名字，如下

from foo import x,get,change #将模块foo中的x和get导入到当前名称空间
a=x #直接使用模块foo中的x赋值给a
get() #直接执行foo中的get函数
change() #即便是当前有重名的x，修改的仍然是源文件中的x

好处：代码更加简洁

坏处：容易与当前名称空间中的名字冲突，如果当前名称空间存在相同的名字，则后定义的名字会覆盖之前定义的名字。

import *

from foo import * #把foo中所有的名字都导入到当前执行文件的名称空间中，在当前位置直接可以使用这些名字
​
a=x
get()
change()
obj=Foo()

---

了解

为了弄清楚到底导入了哪些名字我们可以使用下面方法：

在自己的文件中定义all变量用来控制*代表的意思

#foo.py
__all__=['x','get'] #该列表中所有的元素必须是字符串类型，每个元素对应foo.py中的一个名字
x=1
def get():
    print(x)
def change():
    global x
    x=0
class Foo:
    def func(self):
       print('from the func')

这样我们在另外一个文件中使用*导入时，就只能导入all定义的名字了

from foo import * #此时的*只代表x和get
​
x #可用
get() #可用
change() #不可用
Foo() #不可用

---

导入语法(as)

我们还可以在当前位置为导入的模块起一个别名

import foo as f #为导入的模块foo在当前位置起别名f，以后再使用时就用这个别名f
f.x
f.get()

还可以为导入的一个名字起别名

from foo import get as get_x
get_x()

---

循环导入问题（了解）

循环导入问题指的是在一个模块加载/导入的过程中导入另外一个模块，而在另外一个模块中又返回来导入第一个模块中的名字，由于第一个模块尚未加载完毕，所以引用失败、抛出异常，究其根源就是在python中，同一个模块只会在第一次导入时执行其内部代码，再次导入该模块时，即便是该模块尚未完全加载完毕也不会去重复执行内部代码。

我们以下述文件为例，来详细分析循环/嵌套导入出现异常的原因以及解决的方案

m1.py

print('正在导入m1')
from m2 import y

x='m1'

m2.py

print('正在导入m2')
from m1 import x

y='m2'

run.py

import m1

#1、执行run.py会抛出异常
正在导入m1
正在导入m2
Traceback (most recent call last):
  File "/Users/linhaifeng/PycharmProjects/pro01/1 aaaa练习目录/aa.py", line 1, in <module>
    import m1
  File "/Users/linhaifeng/PycharmProjects/pro01/1 aaaa练习目录/m1.py", line 2, in <module>
    from m2 import y
  File "/Users/linhaifeng/PycharmProjects/pro01/1 aaaa练习目录/m2.py", line 2, in <module>
    from m1 import x
ImportError: cannot import name 'x'

#2、分析
先执行run.py--->执行import m1，开始导入m1并运行其内部代码--->打印内容"正在导入m1"
--->执行from m2 import y 开始导入m2并运行其内部代码--->打印内容“正在导入m2”--->执行from m1 import x,由于m1已经被导入过了，所以不会重新导入，所以直接去m1中拿x，然而x此时并没有存在于m1中，所以报错

#1、执行文件不等于导入文件，比如执行m1.py不等于导入了m1
直接执行m1.py抛出异常
正在导入m1
正在导入m2
正在导入m1
Traceback (most recent call last):
  File "/Users/linhaifeng/PycharmProjects/pro01/1 aaaa练习目录/m1.py", line 2, in <module>
    from m2 import y
  File "/Users/linhaifeng/PycharmProjects/pro01/1 aaaa练习目录/m2.py", line 2, in <module>
    from m1 import x
  File "/Users/linhaifeng/PycharmProjects/pro01/1 aaaa练习目录/m1.py", line 2, in <module>
    from m2 import y
ImportError: cannot import name 'y'

#2、分析
执行m1.py，打印“正在导入m1”，执行from m2 import y ，导入m2进而执行m2.py内部代码--->打印"正在导入m2"，执行from m1 import x，此时m1是第一次被导入，执行m1.py并不等于导入了m1，于是开始导入m1并执行其内部代码--->打印"正在导入m1"，执行from m1 import y，由于m1已经被导入过了，所以无需继续导入而直接问m2要y，然而y此时并没有存在于m2中所以报错

解决方案

# 方案一：导入语句放到最后，保证在导入时，所有名字都已经加载过
# 文件：m1.py
print('正在导入m1')

x='m1'

from m2 import y

# 文件：m2.py
print('正在导入m2')
y='m2'

from m1 import x

# 文件：run.py内容如下，执行该文件，可以正常使用
import m1
print(m1.x)
print(m1.y)

# 方案二：导入语句放到函数中，只有在调用函数时才会执行其内部代码
# 文件：m1.py
print('正在导入m1')

def f1():
    from m2 import y
    print(x,y)

x = 'm1'

# 文件：m2.py
print('正在导入m2')

def f2():
    from m1 import x
    print(x,y)

y = 'm2'

# 文件：run.py内容如下，执行该文件，可以正常使用
import m1

m1.f1()

注意：循环导入问题大多数情况是因为程序设计失误导致，上述解决方案也只是在烂设计之上的无奈之举，在我们的程序中应该尽量避免出现循环/嵌套导入，如果多个模块确实都需要共享某些数据，可以将共享的数据集中存放到某一个地方，然后进行导入

---

搜索模块的路径与优先级

1、使用纯Python代码编写的py文件

2、包含一系列模块的包

3、使用C编写并链接到Python解释器中的内置模块

4、使用C或C++编译的扩展模块

在导入一个模块时，如果该模块已加载到内存中，则直接引用，否则会优先查找内置模块，然后按照从左到右的顺序依次检索sys.path中定义的路径，直到找模块对应的文件为止，否则抛出异常。sys.path也被称为模块的搜索路径，它是一个列表类型

>>> sys.path
['',
'/Library/Frameworks/Python.framework/Versions/3.5/lib/python35.zip',
'/Library/Frameworks/Python.framework/Versions/3.5/lib/python3.5',
...,
'/Library/Frameworks/Python.framework/Versions/3.5/lib/python3.5/site-packages'

ps：Python确实支持从一个压缩文件中导入模块，我们也只需要把它们都当成目录去看即可。

sys.path中的第一个路径通常为空，代表执行文件所在的路径，所以在被导入模块与执行文件在同一目录下时肯定是可以正常导入的，而针对被导入的模块与执行文件在不同路径下的情况，为了确保模块对应的源文件仍可以被找到，需要将源文件foo.py所在的路径添加到sys.path中，假设foo.py所在的路径为/pythoner/projects/

import sys
sys.path.append(r'/pythoner/projects/') #也可以使用sys.path.insert(……)

import foo #无论foo.py在何处,我们都可以导入它了

---

区分py文件的两种用途

两种用途，一种被当主程序/脚本执行，另一种被当模块导入

每个py文件都内置了name变量，该变量在py文件被当做脚本执行时赋值为“main”,在py文件被当做模块导入时赋值为模块名

#foo.py
...
if __name__ == '__main__':
    foo.py被当做脚本执行时运行的代码
else:
    foo.py被当做模块导入时运行的代码

通常我们会在if的子代码块中编写针对模块功能的测试代码，这样foo.py在被当做脚本运行时，就会执行测试代码，而被当做模块导入时则不用执行测试代码。

---

编写一个规范的模块

编写一个模块时最好按照统一的规范去编写，如下

#!/usr/bin/env python #通常只在类unix环境有效,作用是可以使用脚本名来执行，而无需直接调用解释器。

"The module is used to..." #模块的文档描述

import sys #导入模块

x=1 #定义全局变量,如果非必须,则最好使用局部变量,这样可以提高代码的易维护性,并且可以节省内存提高性能

class Foo: #定义类,并写好类的注释
    'Class Foo is used to...'
    pass

def test(): #定义函数,并写好函数的注释
    'Function test is used to…'
    pass

if __name__ == '__main__': #主程序
    test() #在被当做脚本执行时,执行此处的代码