day14-模快的使用

一、什么是模块?

1 大家之前在编写ATM作业时,思路是先将程序中都需要有哪些功能定义出来,然后在需要用的地方调用即可。
2 比起之前通篇垒代码的方式,将重复要用的功能定义成函数会让程序更加简洁,这不能不算做是一种进步,
3 但问题是,随着程序功能越来越多,再将所有的代码都放到一起,程序的组织结构仍然会不清晰,不方便管理,
4 以后我们写程序,都是分文件的,如果多个文件中都需要用到同一段功能,难道我们要重复编写该功能吗?很明显不能
5 这就需要我们找到一种解决方案,能够将程序中经常要用的功能集合到一起,然后在想用的地方随时导入使用,
6 这几乎就是模块的全部含义了
7 
8 最后总结:
9 模块就是一组功能的集合体,我们的程序可以导入模块来复用模块里的功能。
View Code
 1 #常见的场景:一个模块就是一个包含了一组功能的python文件,比如spam.py,模块名为spam,可以通过import spam使用。
 2 
 3 #在python中,模块的使用方式都是一样的,但其实细说的话,模块可以分为四个通用类别: 
 4 
 5   1 使用python编写的.py文件
 6 
 7   2 已被编译为共享库或DLL的C或C++扩展
 8 
 9   3 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)
10 
11   4 使用C编写并链接到python解释器的内置模块
模块的常见场景以及分类

二、为什么要使用模块

1 #1、从文件级别组织程序,更方便管理
2 随着程序的发展,功能越来越多,为了方便管理,我们通常将程序分成一个个的文件,这样做程序的结构更清晰,方便管理。这时我们不仅仅可以把这些文件当做脚本去执行,还可以把他们当做模块来导入到其他的模块中,实现了功能的重复利用
3 
4 #2、拿来主义,提升开发效率
5 同样的原理,我们也可以下载别人写好的模块然后导入到自己的项目中使用,这种拿来主义,可以极大地提升我们的开发效率
6 
7 #ps:
8 如果你退出python解释器然后重新进入,那么你之前定义的函数或者变量都将丢失,因此我们通常将程序写到文件中以便永久保存下来,需要时就通过python test.py方式去执行,此时test.py被称为脚本script。
使用模块的好处

三、使用模块之import

(1)import的使用

#模块可以包含可执行的语句和函数的定义,这些语句的目的是初始化模块,它们只在模块名第一次遇到导入import语句时才执行(import语句是可以在程序中的任意位置使用的,且针对同一个模块很import多次,为了防止你重复导入,python的优化手段是:第一次导入后就将模块名加载到内存了,后续的import语句仅是对已经加载到内存中的模块对象增加了一次引用,不会重新执行模块内的语句),如下 

#test.py
import spam #只在第一次导入时才执行spam.py内代码,此处的显式效果是只打印一次'from the spam.py',当然其他的顶级代码也都被执行了,只不过没有显示效果.
import spam
import spam
import spam

'''
执行结果:
from the spam.py
'''
import的使用方法

(2)在第一次导入模块时会做三件事,重复导入会直接引用内存中已经加载好的结果

 1 #1.为源文件(spam模块)创建新的名称空间,在spam中定义的函数和方法若是使用到了global时访问的就是这个名称空间。
 2 
 3 #2.在新创建的命名空间中执行模块中包含的代码,见初始导入import spam
 4     提示:导入模块时到底执行了什么?
 5     In fact function definitions are also ‘statements’ that are 
 6     ‘executed’; the execution of a module-level function definition 
 7     enters the function name in the module’s global symbol table.
 8     事实上函数定义也是“被执行”的语句,模块级别函数定义的执行将函数名放
 9     入模块全局名称空间表,用globals()可以查看
10 
11 #3.创建名字spam来引用该命名空间
12     这个名字和变量名没什么区别,都是‘第一类的’,且使用spam.名字的方式
13     可以访问spam.py文件中定义的名字,spam.名字与test.py中的名字来自
14     两个完全不同的地方。
导入模块的3件事情

(3)

(3)被导入模块有独立的名称空间

  每个模块都是一个独立的名称空间,定义在这个模块中的函数,把这个模块的名称空间当做全局名称空间,这样我们在编写自己的模块时,就不用担心我们定义在自己模块中全局变量会在被导入时,与使用者的全局变量冲突

 1 #test.py
 2 import spam 
 3 money=10
 4 print(spam.money)
 5 
 6 '''
 7 执行结果:
 8 from the spam.py
 9 1000
10 '''
测试1 money与spam.money不冲突
 1 #test.py
 2 import spam
 3 def read1():
 4     print('========')
 5 spam.read1()
 6 
 7 '''
 8 执行结果:
 9 from the spam.py
10 spam->read1->money 1000
11 '''
测试2 read1与spam.read1不冲突
 1 #test.py
 2 import spam
 3 money=1
 4 spam.change()
 5 print(money)
 6 
 7 '''
 8 执行结果:
 9 from the spam.py
10 1
11 '''
执行spam.change()操作的全局变量money仍然是spam中的

(4)为模块名起别名

  1、为已经导入的模块起别名的方式对编写可扩展的代码很有用,两中sql模块mysql和oracle,根据用户的输入,选择不同的sql功能

#mysql.py
def sqlparse():
    print('from mysql sqlparse') #oracle.py def sqlparse(): print('from oracle sqlparse') #test.py db_type=input('>>: ') if db_type == 'mysql': import mysql as db elif db_type == 'oracle': import oracle as db db.sqlparse() 

  2、假设有两个模块xmlreader.py和csvreader.py,它们都定义了函数read_data(filename):用来从文件中读取一些数据,但采用不同的输入格式。可以编写代码来选择性地挑选读取模块

if file_format == 'xml':
    import xmlreader as reader
elif file_format == 'csv':
    import csvreader as reader
data=reader.read_date(filename)

 四、使用模块之from ... import...

(1)from...import...的使用

 1 from spam import read1,read2

(2)from...import 与import的对比

#唯一的区别就是:使用from...import...则是将spam中的名字直接导入到当前的名称空间中,所以在当前名称空间中,直接使用名字就可以了、无需加前缀:spam.

#from...import...的方式有好处也有坏处
    好处:使用起来方便了
    坏处:容易与当前执行文件中的名字冲突

(3)from...import *

#from spam import * 把spam中所有的不是以下划线(_)开头的名字都导入到当前位置

#大部分情况下我们的python程序不应该使用这种导入方式,因为*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,在交互式环境中导入时没有问题。
 1 from spam import * #将模块spam中所有的名字都导入到当前名称空间
 2 print(money)
 3 print(read1)
 4 print(read2)
 5 print(change)
 6 
 7 '''
 8 执行结果:
 9 from the spam.py
10 1000
11 <function read1 at 0x1012e8158>
12 <function read2 at 0x1012e81e0>
13 <function change at 0x1012e8268>
example

  可以使用__all__来控制*(用来发布新版本),在spam.py中新增一行

__all__=['money','read1'] #这样在另外一个文件中用from spam import *就这能导入列表中规定的两个名字

五、模块循环导入问题

  模块循环/嵌套导入抛出异常的根本原因是由于在python中模块被导入一次之后,就不会重新导入,只会在第一次导入时执行模块内代码,在我们的项目中应该尽量避免出现循环/嵌套导入,如果出现多个模块都需要共享的数据,可以将共享的数据集中存放到某一个地方,在程序出现了循环/嵌套导入后的异常分析、解决方法如下

 1 #示范文件内容如下
 2 #m1.py
 3 print('正在导入m1')
 4 from m2 import y
 5 
 6 x='m1'
 7 
 8 #m2.py
 9 print('正在导入m2')
10 from m1 import x
11 
12 y='m2'
13 
14 #run.py
15 import m1
16 
17 #测试一
18 执行run.py会抛出异常
19 正在导入m1
20 正在导入m2
21 Traceback (most recent call last):
22   File "/Users/linhaifeng/PycharmProjects/pro01/1 aaaa练习目录/aa.py", line 1, in <module>
23     import m1
24   File "/Users/linhaifeng/PycharmProjects/pro01/1 aaaa练习目录/m1.py", line 2, in <module>
25     from m2 import y
26   File "/Users/linhaifeng/PycharmProjects/pro01/1 aaaa练习目录/m2.py", line 2, in <module>
27     from m1 import x
28 ImportError: cannot import name 'x'
29 
30 #测试一结果分析
31 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"
32 --->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
33 
34 
35 #测试二:执行文件不等于导入文件,比如执行m1.py不等于导入了m1
36 直接执行m1.py抛出异常
37 正在导入m1
38 正在导入m2
39 正在导入m1
40 Traceback (most recent call last):
41   File "/Users/linhaifeng/PycharmProjects/pro01/1 aaaa练习目录/m1.py", line 2, in <module>
42     from m2 import y
43   File "/Users/linhaifeng/PycharmProjects/pro01/1 aaaa练习目录/m2.py", line 2, in <module>
44     from m1 import x
45   File "/Users/linhaifeng/PycharmProjects/pro01/1 aaaa练习目录/m1.py", line 2, in <module>
46     from m2 import y
47 ImportError: cannot import name 'y'
48 
49 
50 #测试二分析
51 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
52 
53 
54 
55 # 解决方法:
56 方法一:导入语句放到最后
57 #m1.py
58 print('正在导入m1')
59 
60 x='m1'
61 
62 from m2 import y
63 
64 #m2.py
65 print('正在导入m2')
66 y='m2'
67 
68 from m1 import x
69 
70 方法二:导入语句放到函数中
71 #m1.py
72 print('正在导入m1')
73 
74 def f1():
75     from m2 import y
76     print(x,y)
77 
78 x = 'm1'
79 
80 # f1()
解决方法

  考虑到性能的原因,每个模块只被导入一次,放入字典sys.module中,如果你改变了模块的内容,你必须重启程序,python不支持重新加载或卸载之前导入的模块,有的同学可能会想到直接从sys.module中删除一个模块不就可以卸载了吗,注意了,你删了sys.module中的模块对象仍然可能被其他程序的组件所引用,因而不会被清楚。特别的对于我们引用了这个模块中的一个类,用这个类产生了很多对象,因而这些对象都有关于这个模块的引用。如果只是你想交互测试的一个模块,使用 importlib.reload(), e.g. import importlib; importlib.reload(modulename),这只能用于测试环境。

六、 py文件区分两种用途:模块与脚本

#编写好的一个python文件可以有两种用途:
    一:脚本,一个文件就是整个程序,用来被执行
    二:模块,文件中存放着一堆功能,用来被导入使用


#python为我们内置了全局变量__name__,
    当文件被当做脚本执行时:__name__ 等于'__main__'
    当文件被当做模块导入时:__name__等于模块名

#作用:用来控制.py文件在不同的应用场景下执行不同的逻辑
    if __name__ == '__main__':
 1 #编写好的一个python文件可以有两种用途:
 2     一:脚本,一个文件就是整个程序,用来被执行
 3     二:模块,文件中存放着一堆功能,用来被导入使用
 4 
 5 
 6 #python为我们内置了全局变量__name__,
 7     当文件被当做脚本执行时:__name__ 等于'__main__'
 8     当文件被当做模块导入时:__name__等于模块名
 9 
10 #作用:用来控制.py文件在不同的应用场景下执行不同的逻辑
11     if __name__ == '__main__':
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七、模块的查找顺序是:内存中已经加载的模块->内置模块->sys.path路径中包含的模块

 1 #模块的查找顺序
 2 1、在第一次导入某个模块时(比如spam),会先检查该模块是否已经被加载到内存中(当前执行文件的名称空间对应的内存),如果有则直接引用
 3     ps:python解释器在启动时会自动加载一些模块到内存中,可以使用sys.modules查看
 4 2、如果没有,解释器则会查找同名的内建模块
 5 3、如果还没有找到就从sys.path给出的目录列表中依次寻找spam.py文件。
 6 
 7 
 8 #sys.path的初始化的值来自于:
 9 The directory containing the input script (or the current directory when no file is specified).
10 PYTHONPATH (a list of directory names, with the same syntax as the shell variable PATH).
11 The installation-dependent default.
12 
13 #需要特别注意的是:我们自定义的模块名不应该与系统内置模块重名。虽然每次都说,但是仍然会有人不停的犯错。 
14 
15 #在初始化后,python程序可以修改sys.path,路径放到前面的优先于标准库被加载。
16 >>> import sys
17 >>> sys.path.append('/a/b/c/d')
18 >>> sys.path.insert(0,'/x/y/z') #排在前的目录,优先被搜索
19 注意:搜索时按照sys.path中从左到右的顺序查找,位于前的优先被查找,sys.path中还可能包含.zip归档文件和.egg文件,python会把.zip归档文件当成一个目录去处理,
20 
21 #首先制作归档文件:zip module.zip foo.py bar.py 
22 import sys
23 sys.path.append('module.zip')
24 import foo,bar
25 
26 #也可以使用zip中目录结构的具体位置
27 sys.path.append('module.zip/lib/python')
28 
29 
30 #windows下的路径不加r开头,会语法错误
31 sys.path.insert(0,r'C:\Users\Administrator\PycharmProjects\a')
32  
33 
34 #至于.egg文件是由setuptools创建的包,这是按照第三方python库和扩展时使用的一种常见格式,.egg文件实际上只是添加了额外元数据(如版本号,依赖项等)的.zip文件。
35 
36 #需要强调的一点是:只能从.zip文件中导入.py,.pyc等文件。使用C编写的共享库和扩展块无法直接从.zip文件中加载(此时setuptools等打包系统有时能提供一种规避方法),且从.zip中加载文件不会创建.pyc或者.pyo文件,因此一定要事先创建他们,来避免加载模块是性能下降。
37 
38 详细的
详细解说

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