模块和包

一、模块

1、什么是模块？

　常见的场景：一个模块就是一个包含了python定义和声明的文件，文件名就是模块名字加上.py的后缀。

   但其实import加载的模块分为四个通用类别：　

　　1 使用python编写的代码（.py文件）

　　2 已被编译为共享库或DLL的C或C++扩展

　　3 包好一组模块的包

　　4 使用C编写并链接到python解释器的内置模块

2、 为何要使用模块？　

  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。

    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.如何使用模块？

　　3.1 import （import的作用：1、找到模块 2、创建模块的命名空间 3、把文件中的名字、属性、方法都放到命名空间里（当调用函数是先在模块命名空间里找参数））

#示例文件：自定义模块my_module.py，文件名my_module.py,模块名my_module
#my_module.py
print('from the my_module.py')

money=1000

def read1():
    print('my_module->read1->money',money)

def read2():
    print('my_module->read2 calling read1')
    read1()

def change():
    global money
    money=0

　　3.1.1 

　　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大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 

#demo.py
import my_module #只在第一次导入时才执行my_module.py内代码,此处的显式效果是只打印一次'from the my_module.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 my_module
import my_module
import my_module

'''
执行结果：
from the my_module.py
'''

　　我们可以从sys.modules中找到当前已经加载的模块，sys.modules是一个字典，内部包含模块名与模块对象的映射，该字典决定了导入模块时是否需要重新导入。

　　（当采用import导入模块的时候，python系统首先通过sys.modules查看是否存在这个模块，如果没有则通过sys.path路径寻找模块，因此一个模块多次导入不会重复）

　　3.1.2 

　　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。

　　

#测试一:money与my_module.money不冲突
#demo.py
import my_module
money=10
print(my_module.money)

'''
执行结果：
from the my_module.py
1000
'''

　　

#测试一:money与my_module.money不冲突
#demo.py
import my_module
money=10
print(my_module.money)

'''
执行结果：
from the my_module.py
1000
'''

　　

#测试三：执行my_module.change()操作的全局变量money仍然是my_module中的
#demo.py
import my_module
money=1
my_module.change()
print(money)

'''
执行结果：
from the my_module.py
1
'''

 　3.1.3　　　

　　总结：首次导入模块my_module时会做三件事：

　　1.为源文件(my_module模块)创建新的名称空间，在my_module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.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 my_module

　　3 In fact function definitions are also ‘statements’ that are ‘executed’; the execution of a module-level function definition enters the function name in the module’s global symbol table.

　　4 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入模块全局名称空间表，用globals()可以查看

　　5.这个名字和变量名没什么区别，都是‘第一类的’，且使用my_module.名字的方式可以访问my_module.py文件中定义的名字，my_module.名字与test.py中的名字来自两个完全不同的地方

 3.1.4

　　为模块名起别名，相当于m1=1;m2=m1 

1 import my_module as sm
2 print(sm.money)　

示范用法一： (提高程序代码的兼容性)

有两种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()　

示范用法二： 

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，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，例如

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

3.1.5 （按内置--扩展--自定义的顺序导入）

import sys,os,re  

3.2 from ... import...

3.2.1

　　对比import my_module，会将源文件的名称空间'my_module'带到当前名称空间中，使用时必须是my_module.名字的方式

　　而from 语句相当于import，也会创建新的名称空间，但是将my_module中的名字直接导入到当前的名称空间中，在当前名称空间中，直接使用名字就可以了。

　　from my_module import read1,read2

　　这样在当前位置直接使用read1和read2就好了，执行时，仍然以my_module.py文件全局名称空间：

#测试一：导入的函数read1，执行时仍然回到my_module.py中寻找全局变量money
#demo.py
from my_module import read1
money=1000
read1()
'''
执行结果:
from the my_module.py
spam->read1->money 1000
'''

#测试二:导入的函数read2，执行时需要调用read1(),仍然回到my_module.py中找read1()
#demo.py
from my_module import read2
def read1():
    print('==========')
read2()

'''
执行结果:
from the my_module.py
my_module->read2 calling read1
my_module->read1->money 1000
'''

如果当前有重名read1或者read2，那么会有覆盖效果。

#测试三:导入的函数read1，被当前位置定义的read1覆盖掉了
#demo.py
from my_module import read1
def read1():
    print('==========')
read1()
'''
执行结果:
from the my_module.py
==========
'''

需要特别强调的一点是：python中的变量赋值不是一种存储操作，而只是一种绑定关系，如下：

from my_module import money,read1
money=100 #将当前位置的名字money绑定到了100
print(money) #打印当前的名字
read1() #读取my_module.py中的名字money,仍然为1000

'''
from the my_module.py
100
my_module->read1->money 1000
'''

3.2.2　　

也支持as

from my_module import read1 as read

 

3.2.3

也支持导入多个

from my_module import read，read2,money

3.2.4

from my_module import * 把my_module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。

from my_module import * #将模块my_module中所有的名字都导入到当前名称空间
print(money)
print(read1)
print(read2)
print(change)

'''
执行结果:
from the my_module.py
1000
<function read1 at 0x1012e8158>
<function read2 at 0x1012e81e0>
<function change at 0x1012e8268>
'''

在my_module.py中新增一行

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

*如果my_module.py中的名字前加_,即_money，则from my_module import *,则_money不能被导入

3.3 把模块当做脚本执行 

我们可以通过模块的全局变量__name__来查看模块名：
当做脚本运行：
__name__ =='__main__'

当做模块导入：
__name__== 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__':

def fib(n):   
    a, b = 0, 1
    while b < n:
        print(b, end=' ')
        a, b = b, a+b
    print()

if __name__ == "__main__":
    print(__name__)
    num = input('num :')
    fib(int(num)

 

二 包

包是一种通过使用‘.模块名’来组织python模块名称空间的方式。（把解决同一类型的模块放在一个文件夹里，这个文件夹就是包）

１. 无论是import形式还是from...import形式，凡是在导入语句中（而不是在使用时）遇到带点的，都要第一时间提高警觉：这是关于包才有的导入语法

2. 包是目录级的（文件夹级），文件夹是用来组成py文件（包的本质就是一个包含__init__.py文件的目录）

3. import导入文件时，产生名称空间中的名字来源于文件，import 包，产生的名称空间的名字同样来源于文件，即包下的__init__.py，导入包本质就是在导入该文件

强调：

　　1. 在python3中，即使包下没有__init__.py文件，import 包仍然不会报错，而在python2中，包下一定要有该文件，否则import 包报错

　　2. 创建包的目的不是为了运行，而是被导入使用，记住，包只是模块的一种形式而已，包即模块

　　包A和包B下有同名模块也不会冲突，如A.a与B.a来自俩个命名空间

#创建目录
import os
os.makedirs('glance/api')
os.makedirs('glance/cmd')
os.makedirs('glance/db')
L = []
L.append(open('glance/__init__.py','w'))
L.append(open('glance/api/__init__.py','w'))
L.append(open('glance/api/policy.py','w'))
L.append(open('glance/api/versions.py','w'))
L.append(open('glance/cmd/__init__.py','w'))
L.append(open('glance/cmd/manage.py','w'))
L.append(open('glance/db/models.py','w'))
L.append(open('glance/db/__init__.py','w'))
map(lambda f:f.close() ,L)


##目录结构

glance/                   #Top-level package

├── __init__.py      #Initialize the glance package

├── api                  #Subpackage for api

│   ├── __init__.py

│   ├── policy.py

│   └── versions.py

├── cmd                #Subpackage for cmd

│   ├── __init__.py

│   └── manage.py

└── db                  #Subpackage for db

    ├── __init__.py

    └── models.py

#文件内容

#policy.py
def get():
    print('from policy.py')

#versions.py
def create_resource(conf):
    print('from version.py: ',conf)

#manage.py
def main():
    print('from manage.py')

#models.py
def register_models(engine):
    print('from models.py: ',engine)

2.1 注意事项

1.关于包相关的导入语句也分为import和from ... import ...两种，但是无论哪种，无论在什么位置，在导入时都必须遵循一个原则：凡是在导入时带点的，点的左边都必须是一个包，否则非法。可以带有一连串的点，如item.subitem.subsubitem,但都必须遵循这个原则。

2.对于导入后，在使用时就没有这种限制了，点的左边可以是包,模块，函数，类(它们都可以用点的方式调用自己的属性)。

3.对比import item 和from item import name的应用场景：
如果我们想直接使用name那必须使用后者

2.2 import 

我们在与包glance同级别的文件中测试

1 import glance.db.models
2 glance.db.models.register_models('mysql')

2.3 from ... import ...

需要注意的是from后import导入的模块，必须是明确的一个不能带点，否则会有语法错误，如：from a import b.c是错误语法

我们在与包glance同级别的文件中测试 

1 from glance.db import models
2 models.register_models('mysql')
3 from glance.db.models import register_models
4 register_models('mysql'

2.4 __init__.py文件

不管是哪种方式，只要是第一次导入包或者是包的任何其他部分，都会依次执行包下的__init__.py文件(我们可以在每个包的文件内都打印一行内容来验证一下)，这个文件可以为空，但是也可以存放一些初始化包的代码。