Python模块
模块(Module)概述
模块是一组Python代码的集合,可以使用其他模块,也可以被其他模块使用。
在计算机程序的开发过程中,随着程序代码越写越多,在一个文件里代码就会越来越长,越来越不容易维护。为了编写可维护的代码,我们把很多函数分组,分别放到不同的文件里,这样,每个文件包含的代码就相对较少,很多编程语言都采用这种组织代码的方式。在Python中,一个.py文件就称之为一个模块(Module)。例,一个abc.py的文件就是一个名字叫abc的模块。
使用模块最大的好处是大大提高了代码的可维护性。其次,编写代码不必从零开始。当一个模块编写完毕,就可以被其他地方引用。我们在编写程序的时候,也经常引用其他模块,包括Python内置的模块和来自第三方的模块。
使用模块还可以避免函数名和变量名冲突。相同名字的函数和变量完全可以分别存在不同的模块中,因此,我们自己在编写模块时,不必考虑名字会与其他模块冲突。但是也要注意,尽量不要与内置函数名字冲突。
创建自己的模块时,要注意:
- 模块名要遵循Python变量命名规范,不要使用中文、特殊字符;
- 模块名不要和系统模块名冲突,最好先查看系统是否已存在该模块,检查方法是在Python交互环境执行import abc,若成功则说明系统存在此模块。
包(Package)
如果不同的人编写的模块名相同怎么办?为了避免模块名冲突,Python又引入了按目录来组织模块的方法,称为包。引入了包以后,只要顶层的包名不与别人冲突,那所有模块都不会与别人冲突。
假设我们的abc和xyz这两个模块名字与其他模块冲突了,于是我们可以通过包来组织模块,避免冲突。方法是选择一个顶层包名,比如mycompany,按照如下目录存放:
现在,abc.py模块的名字就变成了mycompany.abc。
每一个包目录下面都会有一个__init__.py的文件,这个文件是必须存在的,否则,Python就把这个目录当成普通目录,而不是一个包。__init__.py可以是空文件,也可以有Python代码,因为__init__.py本身就是一个模块,而它的模块名就是mycompany。
类似的,可以有多级目录,组成多级层次的包结构。比如如下的目录结构:
文件www.py的模块名就是mycompany.web.www
使用模块
Python本身就内置了很多非常有用的模块,只要安装完毕,这些模块就可以立刻使用。
结构
我们以内建的sys模块为例,编写一个hello的模块:
1 | #!/usr/bin/env python3 |
- 第1行和第2行是标准注释,第1行注释可以让这个hello.py文件直接在Unix/Linux/Mac上运行,第2行注释表示.py文件本身使用标准UTF-8编码;
- 第4行是一个字符串,表示模块的文档注释,任何模块代码的第一个字符串都被视为模块的文档注释;
- 第6行使用__author__变量把作者写进去,这样当你公开源代码后别人就可以瞻仰你的大名
- 使用sys模块的第一步,就是导入该模块 import sys
导入sys模块后,我们就有了变量sys指向该模块,利用sys这个变量,就可以访问sys模块的所有功能。 - sys模块有一个argv变量,用list存储了命令行的所有参数。argv至少有一个元素,因为第一个参数永远是该.py文件的名称。
例如:运行python3 hello.py获得的sys.argv就是[‘hello.py’];
运行python3 hello.py Bluyee获得的sys.argv就是[‘hello.py’, ‘Bluyee’]。 - 最后,注意到这两行代码:当我们在命令行运行hello模块文件时,Python解释器把一个特殊变量__name__置为__main__,而如果在其他地方导入该hello模块时,if判断将失败,因此,这种if测试可以让一个模块通过命令行运行时执行一些额外的代码,最常见的就是运行测试。
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2if __name__=='__main__':
test()
作用域
在一个模块中,我们可能会定义很多函数和变量,但有的函数和变量我们希望给别人使用,有的函数和变量我们希望仅仅在模块内部使用。在Python中,是通过_前缀来实现的。
正常的函数和变量名是公开的(public),可以被直接引用,比如:abc,x123,PI等。
类似__xxx__这样的变量是特殊变量,可以被直接引用,但是有特殊用途,比如上面的__author__,__name__就是特殊变量,hello模块定义的文档注释也可以用特殊变量__doc__访问,我们自己的变量一般不要用这种变量名。
类似_xxx和__xxx这样的函数或变量就是非公开的(private),不应该被直接引用,比如_abc,__abc等。
之所以我们说,private函数和变量“不应该”被直接引用,而不是“不能”被直接引用,是因为Python并没有一种方法可以完全限制访问private函数或变量,但是,从编程习惯上不应该引用private函数或变量。例:
1 | def _private_1(name): |
我们在模块里公开greeting()函数,而把内部逻辑用private函数隐藏起来了,这样,调用greeting()函数不用关心内部的private函数细节,这也是一种非常有用的代码封装和抽象的方法,即:外部不需要引用的函数全部定义成private,只有外部需要引用的函数才定义为public。
安装第三方模块
在Python中,安装第三方模块,是通过包管理工具pip完成的。
当我们试图加载一个模块时,Python会在指定的路径下搜索对应的.py文件,如果找不到,就会报错。
默认情况下,Python解释器会搜索当前目录、所有已安装的内置模块和第三方模块,搜索路径存放在sys模块的path变量中。
1 | >>> import sys |
如果我们要添加自己的搜索目录,有两种方法:
- 一是直接修改sys.path,添加要搜索的目录:
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2
3>>> import sys
>>> sys.path.append('/Users/yupro/python/my_py_scripts')
# 这种方法是在运行时修改,运行结束后失效。 - 第二种方法是设置环境变量PYTHONPATH,该环境变量的内容会被自动添加到模块搜索路径中。设置方式与设置Path环境变量类似。注意只需要添加你自己的搜索路径,Python自己本身的搜索路径不受影响。
本文标题:Python模块
文章作者:Mr Bluyee
发布时间:2018-06-23
最后更新:2019-07-15
原始链接:https://www.mrbluyee.com/2018/06/23/Python%E6%A8%A1%E5%9D%97/
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