模块的详解

模块

　　（1）什么是模块？

　　一个模块就是一个python文件，文件名就是模块名字加上.py后缀。因此模块名称也必须符合变量名的命名规范。

　　（2）为什么要使用模块？

　　每次退出python解释器的时候，再打开时，内存原本存储的变量和函数都会消失，如果想持久使用，就需要保持到文件中。每次执行需要“python xxx.py”的形式,这个时候xxx.py就称为脚本。随着程序需求的越来越来复杂，功能越来越多，为了更好的管理代码，就需要把程序拆成一个个文件，此时，这个文件不仅仅可以可以当成一个脚本去执行，还可以作为模块导入到另外一个模块中使用。

　　（3）如何使用模块

　　 方式一：import

　　 方式二：from...import...

接下来将详细地讲解两个方式的用法。

---

 import

　　首先，定义一个my_module模块。

name = 'my module'

def my_module_func():
    print(name)
    
print('in my module')

• 在import一个模块的过程中，发生了哪些事情？

# 用import导入my_module模块
import my_module
>>>
in my module                  #怎么回事，竟然执行了my_module模块中的print语句

import my_module
import my_module
import my_module
import my_module
import my_module
>>>
in my module                  #只打印一次

　　从上面的结果可以看出，import一个模块的时候相当于执行了这个模块，而且一个模块是不会重复被导入的，只会导入一次（python解释器第一次就把模块名加载到内存中，之后的import都只是在对应的内存空间中寻找。）成功导入一个模块后，被导入模块与本文件之间的命名空间的问题，就成为接下来要搞清楚的概念了。

• 被导入模块与本文件之间命名空间的关系？

　　假设当前文件也有一个变量为：name = 'local file'，也有一个同名的func方法。

# 本地文件
name = 'local file'
def func():
    print(name)

#本地文件有跟被导入模块同名的变量和函数，究竟用到的是哪个呢？
import my_module
print(my_module.name)       #根据结果可以看出，引用的是模块里面的name
my_module.func()            #执行的是模块里面的func()函数
>>>
my module
my module

print(name)                #使用的是本地的name变量
func()                     #调用的是本地的func函数
>>>
local file
local file

　　#############################################################

　　在import模块的时候发生了下面几步：

　　（1）先寻找模块

　　（2）如果找到了，就在内存中开辟一块空间，从上至下执行这个模块。

　　（3）把这个模块中用到的对象都收录到新开辟的内存空间中。

　　（4）给这个内存空间创建一个变量指向这个空间，用来引用其内容。

　　总之，模块和文件之间的内存空间始终是隔离的。

　　#############################################################

•  如果同时导入多个模块？

　　方式一：每行导入一个模块

import os
import time

　　方式二：一行导入多个模块，模块之间通过逗号","来分隔

import os,time,my_module

　　但是，根据PEP8规范规定使用第一种方式，并且三种模块有先后顺序（内置>第三方>自定义）

#根据PEP8规范
import os
import django
import my_module

• 给导入的模块取别名，用as关键字

　　如果导入的模块名太长不好记，那么可以通过“import 模块名 as  别名”的方式给模块名取一个别名，但此时原来的模块就不再生效了（相当于创建了新的变量名指向模块内存空间，断掉原模块名的引用）。

# 给my_module模块取别名
import my_module as m
print(m.name)
>>>
my module
print(my_module.name)           #取了别名后，原来的模块名就不生效了
>>>
NameError: name 'my_module' is not defined

　　给模块取别名，还可以使得代码更加灵活，减少冗余，常用在根据用户输入的不同，调用不同模块。

#（1）按照先前的做法，写一个函数，根据用户传入的序列化模块，使用对应的方法
def dump(method):
    if method == 'json':
        import json
        with open('dump.txt','wb') as f:
            json.dump('xxx',f)
    elif method == 'pickle':
        import pickle
        with open('dump.txt','wb') as f:
            pickle.dump('xxx',f)

#上面的代码冗余度很高，如果简化代码？通过模块取别名的方式，可以减少冗余
def dump(method):
    if method == 'json':
        import json as m
    elif method == 'pickle'
        import pickle as m
    with open('dump.txt','wb') as f:
        m.dump('xxx',f)

• 模块搜索路径

　 通过之前对sys内置模块的学习，我们知道sys.path存储了所有模块的路径，但是正常的sys.path的路径中除了内置模块，第三方模块所在的路径之外，只有一个路径是永远正确的，就是当前执行的文件所有在目录。一个模块是否能够被导入，就取决于这个模块所在的目录是否在sys.path中。

 

import sys
print(sys.path)
sys.path.append('这个文件所在的目录路径')

• 模块和脚本

　　运行一个py文件有两种方式，但是这个两种执行方式之间有一个明显的差别，就是__name__。

　　（1）以脚本的方式执行：cmd中“python xxx.py”或者pycharm等IDE中执行。

　　　　　__name__ = '__main__'

　　（2）导入模块时执行：import模块,会执行该模块。

　　　　　__name__ =  模块名

　　 然而，当你有一个py文件既可以作为脚本执行，又可以作为模块提供给其他模块引用时，这时作为模块需要导入时不显示多余的打印逻辑/函数调用，所以这些逻辑可以放在"if __name__ = '__main__': xxx"代码块中。

　　这样py文件作为脚本执行的时候就能够打印出来，以模块被导入时，便不会打印出来。

 

---

from...import...

　　from...import是另一种导入模块的形式，如果你不想每次调用模块的对象都加上模块名，就可以使用这种方式。接下来，我们将详解地分析一下from..import...的实现。

• 在from...import...的过程中发生了什么事儿?

from my_module import name,func
print(name)         #此时引用模块中的对象时，就不要再加上模块名了。
func()

　　（1）寻找模块

　　（2）如果找到模块，在内存中开辟一块内存空间，从上至下执行模块。

　　（3）把模块中的对应关系全部都保存到新开辟的内存空间中

　　（4）建立一个变量xxx引用该模块空间中对应的xxx，如果没有import进来的对象，就使用不了。

• from...import...方式取别名

　　与import方式如出一辙，通过"from 模块名 import  对象名  as  别名"。

• from...import *

　　import * 相当于把这个模块中的所有名字都引入到当前文件中，但是如果你自己的py文件如果有重名的变量，那么就会产生不好的影响，因此使用from...import *时需要谨慎，不建议使用。

• * 与 __all__

　　__all__是与*配合使用的，在被导入模块中增加一行__all__=['xxx','yyy']，就规定了使用import *是只能导入在__all__中规定的属性。

# 在my_module模块中定义__all__
__all__ = ['name']
name = 'my module'
def func():
    print(name)
#在其他文件中通过import *导入所有属性
from my_module import *
print(name)
>>>
my module
func()
>>>
NameError: name 'func' is not defined

---

 拓展知识点：

　　(1)pyc文件与pyi文件 *

　　pyi文件：跟.py一样，仅仅作为一个python文件的后缀名。

　　pyc文件: python解释器为了提高加载模块的速度，会在__pycache__目录中生成模块编译好的字节码文件，并且对比修改时间，只有模块改变了，才会再次编译。pyc文件仅仅用于节省了启动时间，但是并不能提高程序的执行效率。

　　(2)模块的导入和修改 *

　　1.导入模块后，模块就已经被加载到内存中，此后计算对模块进行改动，读取的内容还是内存中原来的结果。

　　2.如果想让改动生效，可以通过“from importlib import reload”, 需要'reload 模块名'重新加载模块，改动才生效。

　　(3)模块的循环使用 ****

　　谨记模块的导入必须是单链的，不能有循环引用，如果存在循环，那么就是程序设计存在问题。

　　(4)dir(模块名) ***

　　可以获得该模块中所有的名字，而且是字符串类型的，就可以通过反射去执行它。