20:模块
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模块介绍
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模块的使用
1 模块介绍
在Python中,一个py文件就是一个模块,文件名为xxx.py模块名则是xxx,导入模块可以引用模块中已经写好的功能。如果把开发程序比喻成制造一台电脑,编写模块就像是在制造电脑的零部件,准备好零部件后,剩下的工作就是按照逻辑把它们组装到一起。
将程序模块化会使得程序的组织结构清晰,维护起来更加方便。比起直接开发一个完整的程序,单独开发一个小的模块也会更加简单,并且程序中的模块与电脑中的零部件稍微不同的是:程序中的模块可以被重复使用。所以总结下来,使用模块既保证了代码的重用性,又增强了程序的结构性和可维护性。另外除了自定义模块外,我们还可以导入使用内置或第三方模块提供的现成功能,这种“拿来主义”极大地提高了程序员的开发效率。
2 模块的使用
2.1 import语句
# 文件名:foo.py x = 1 def get(): print(x) def change(): global x x = 0 class Foo: def func(self): print('from the func')
想要在另一个py文件中引用foo.py中的功能,需要使用import foo,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:
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中的get函数 foo.change() # 调用模块foo中的change函数 obj = foo.Foo() # 调用模块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()或者foo.change()操作的都是源文件中的全局变量x # 强调: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
提示:
#1、在Python中模块也属于第一类对象,可以进行赋值、以数据形式传递以及作为容器类型的元素等操作。 #2、模块名应该遵循小写形式,标准库从python2过渡到python3做出了很多这类调整,比如ConfigParser、Queue、SocketServer全更新为纯小写形式。
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
当然,我们也可以在函数内导入模块,对比在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。
2.2 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
无需加前缀的好处是使得我们的代码更加简洁,坏处则是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。
另外from语句支持from foo import 语法,代表将foo中所有的名字都导入到当前位置
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()
如果我们需要引用模块中的名字过多的话,可以采用上述的导入形式来达到节省代码量的效果,但是需要强调的一点是:只能在模块最顶层使用的方式导入,在函数内则非法,并且的方式会带来一种副作用,即我们无法搞清楚究竟从源文件中导入了哪些名字到当前位置,这极有可能与当前位置的名字产生冲突。模块的编写者可以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
2.3 其他导入语法(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()
通常在被导入的名字过长时采用起别名的方式来精简代码,另外为被导入的名字起别名可以很好地避免与当前名字发生冲突,还有很重要的一点就是:可以保持调用方式的一致性,例如我们有两个模块json和pickle同时实现了load方法,作用是从一个打开的文件中解析出结构化的数据,但解析的格式不同,可以用下述代码有选择性地加载不同的模块
if data_format == 'json': import json as serialize #如果数据格式是json,那么导入json模块并命名为serialize elif data_format == 'pickle': import pickle as serialize #如果数据格式是pickle,那么导入pickle模块并命名为serialize data=serialize.load(fn) #最终调用的方式是一致的
2.4 循环导入问题
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
测试一
#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
测试二
#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