一、模块介绍

1.1 什么是模块？

一个函数封装一个功能，比如现在有一个软件，不可能将所有程序都写入一个文件，所以咱们应该分文件，组织结构要好，代码不冗余，所以要分文件，但是分文件，分了5个文件，每个文件里面可能都有相同的功能（函数），怎么办？所以将这些相同的功能封装到一个文件中，谁用谁拿。怎么拿？模块就是文件，存放一堆函数，谁用谁拿。比如：我要策马奔腾共享人世繁华，应该怎么样？我应该骑马，你也要去浪，你是不是也要骑马。模块是一系列常用功能的集合体，一个py文件就是一个模块。

1.2 为什么要使用模块？

#1、从文件级别组织程序，更方便管理随着程序的发展，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#2、拿来主义，提升开发效率同样的原理，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，避免重复造轮子。#ps：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。

下面我会以tbjx.py 为例来介绍模块的使用：文件名tbjx.py 模块名tbjx

print('from the tbjx.py')name = '太白金星'def read1():    print('tbjx模块：',name)def read2():    print('tbjx模块')    read1()def change():        global name    name = 'barry'

二 ，import

2.1 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 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.代码示例：'''import tbjximport tbjximport tbjximport tbjximport tbjx''''''执行结果：只是打印一次：from the tbjx.py'''

2.2 第一次导入模块执行三件事。

#1.为源文件(tbjx模块)创建新的名称空间，在tbjx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 tbjx    提示:导入模块时到底执行了什么？    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.    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#3.创建名字tbjx来引用该命名空间    这个名字和变量名没什么区别，都是‘第一类的’，且使用tbjx.名字的方式    可以访问tbjx.py文件中定义的名字，tbjx.名字与test.py中的名字来自    两个完全不同的地方。

ps：重复导入会直接引用内存中已经加载好的结果

2.3 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

示例：

name = 'alex'print(name)print(tbjx.name)'''from the tbjx.pyalex太白金星'''def read1():    print(666)tbjx.read1()'''from the tbjx.pytbjx模块： 太白金星'''name = '日天'tbjx.change()print(name)print(tbjx.name)'''from the tbjx.py日天barry'''

 2.4 为模块起别名。

为模块起别名的作用：

　　1，可以将过长的模块命名改成短的，便于操作。

import tbjx as smsm.read1()

　　2，有利于代码的拓展，优化。

#mysql.pydef sqlparse():    print('from mysql sqlparse')#oracle.pydef sqlparse():    print('from oracle sqlparse')#test.pydb_type=input('>>: ')if db_type == 'mysql':    import mysql as dbelif db_type == 'oracle':    import oracle as dbdb.sqlparse()

2.5 导入多个模块

import sys,os,json # 可以这样写，但是不推荐#推荐应该这样：import sysimport osimport json

三，from ... import ...

3.1 from...import...使用

from tbjx import name, read1print(name)read1()'''执行结果：from the tbjx.py太白金星tbjx模块： 太白金星'''

.2 from...import... 与import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：tbjx.#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

　　演示示例：

　　　　1,执行文件有与模块同名的变量或者函数名，会有覆盖效果。

name = 'oldboy'from tbjx import name, read1, read2print(name)  '''执行结果：太白金星'''----------------------------------------from tbjx import name, read1, read2name = 'oldboy'print(name)  '''执行结果：oldboy'''----------------------------------------def read1():    print(666)from tbjx import name, read1, read2read1()'''执行结果：tbjx模块： 太白金星'''----------------------------------------from tbjx import name, read1, read2def read1():    print(666)read1()'''执行结果：tbjx模块： 666'''

　　　　2,当前位置直接使用read1和read2就好了，执行时，仍然以spam.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tbjx.py中寻找全局变量money#test.pyfrom tbjx import read1name = 'alex'read1()'''执行结果:from the spam.pyspam->read1->name = '太白金星''''#测试二:导入的函数read2，执行时需要调用read1(),仍然回到tbjx.py中找read1()#test.pyfrom tbjx import read2def read1():    print('==========')read2()'''执行结果:from the tbjx.pytbjx->read2 calling readtbjx->read1->tbjx 'barry''''

3.3 也支持as

from tbjx import read1 as readread()

3.4 一行导入多个。

from tbjx import read1,read2,name

3.5 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。

可以使用__all__来控制*（用来发布新版本），在tbjx.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

3.6 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（了解，以后尽量避免）

#示范文件内容如下#m1.pyprint('正在导入m1')from m2 import yx='m1'#m2.pyprint('正在导入m2')from m1 import xy='m2'#run.pyimport m1#测试一执行run.py会抛出异常正在导入m1正在导入m2Traceback (most recent call last):  File "/Users/linhaifeng/PycharmProjects/pro01/1 aaaa练习目录/aa.py", line 1, in 
      
           import m1  File "/Users/linhaifeng/PycharmProjects/pro01/1 aaaa练习目录/m1.py", line 2, in 
       
            from m2 import y  File "/Users/linhaifeng/PycharmProjects/pro01/1 aaaa练习目录/m2.py", line 2, in 
        
             from m1 import xImportError: cannot import name 'x'#测试一结果分析先执行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: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m1Traceback (most recent call last):  File "/Users/linhaifeng/PycharmProjects/pro01/1 aaaa练习目录/m1.py", line 2, in 
         
              from m2 import y  File "/Users/linhaifeng/PycharmProjects/pro01/1 aaaa练习目录/m2.py", line 2, in 
          
               from m1 import x  File "/Users/linhaifeng/PycharmProjects/pro01/1 aaaa练习目录/m1.py", line 2, in 
           
             from m2 import yImportError: cannot import name 'y'#测试二分析执行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 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# 解决方法:方法一:导入语句放到最后#m1.pyprint('正在导入m1')x='m1'from m2 import y#m2.pyprint('正在导入m2')y='m2'from m1 import x方法二:导入语句放到函数中#m1.pyprint('正在导入m1')def f1(): from m2 import y print(x,y)x = 'm1'# f1()#m2.pyprint('正在导入m2')def f2(): from m1 import x print(x,y)y = 'm2'#run.pyimport m1m1.f1()示例文件
           
          
         
        
       
      

四，模块的重载（了解）

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。

def func1():    print('func1')

1 import time,importlib2 import aa3 4 time.sleep(20)5 # importlib.reload(aa)6 aa.func1()

在20秒的等待时间里，修改aa.py中func1的内容，等待test.py的结果。

打开importlib注释，重新测试

五，py文件的两种功能

#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（或者是在模块文件中测试代码）    if __name__ == '__main__':

print('from the tbjx.py')__all__ = ['name', 'read1',]name = '太白金星'def read1():    print('tbjx模块：',name)def read2():    print('tbjx模块')    read1()def change():        global name    name = 'barry'    if __name__ == '__main__':      # 在模块文件中测试read1()函数    # 此模块被导入时 __name__ == tbjx 所以不执行    read1()

六，模块的搜索路径

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

#模块的查找顺序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    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2、如果没有，解释器则会查找同名的内建模块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。#sys.path的初始化的值来自于：The directory containing the input script (or the current directory when no file is specified).PYTHONPATH (a list of directory names, with the same syntax as the shell variable PATH).The installation-dependent default.#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。 #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。>>> import sys>>> sys.path.append('/a/b/c/d')>>> sys.path.insert(0,'/x/y/z') #排在前的目录，优先被搜索注意：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，#首先制作归档文件：zip module.zip foo.py bar.py import syssys.path.append('module.zip')import foo,bar#也可以使用zip中目录结构的具体位置sys.path.append('module.zip/lib/python')#windows下的路径不加r开头，会语法错误sys.path.insert(0,r'C:\Users\Administrator\PycharmProjects\a') #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。#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。

七，编译Python文件（了解）

为了提高加载模块的速度，强调强调强调：提高的是加载速度而绝非运行速度。python解释器会在__pycache__目录中下缓存每个模块编译后的版本，格式为：module.version.pyc。通常会包含python的版本号。例如，在CPython3.3版本下，spam.py模块会被缓存成__pycache__/spam.cpython-33.pyc。这种命名规范保证了编译后的结果多版本共存。

Python检查源文件的修改时间与编译的版本进行对比，如果过期就需要重新编译。这是完全自动的过程。并且编译的模块是平台独立的，所以相同的库可以在不同的架构的系统之间共享，即pyc使一种跨平台的字节码，类似于JAVA火.NET,是由python虚拟机来执行的，但是pyc的内容跟python的版本相关，不同的版本编译后的pyc文件不同，2.5编译的pyc文件不能到3.5上执行，并且pyc文件是可以反编译的，因而它的出现仅仅是用来提升模块的加载速度的，不是用来加密的。

#python解释器在以下两种情况下不检测缓存#1 如果是在命令行中被直接导入模块，则按照这种方式，每次导入都会重新编译，并且不会存储编译后的结果（python3.3以前的版本应该是这样）    python -m spam.py#2 如果源文件不存在，那么缓存的结果也不会被使用，如果想在没有源文件的情况下来使用编译后的结果，则编译后的结果必须在源目录下sh-3.2# ls__pycache__ spam.pysh-3.2# rm -rf spam.py sh-3.2# mv __pycache__/spam.cpython-36.pyc ./spam.pycsh-3.2# python3 spam.pyc spam #提示：1.模块名区分大小写，foo.py与FOO.py代表的是两个模块2.你可以使用-O或者-OO转换python命令来减少编译模块的大小    -O转换会帮你去掉assert语句    -OO转换会帮你去掉assert语句和__doc__文档字符串    由于一些程序可能依赖于assert语句或文档字符串，你应该在在确认需要    的情况下使用这些选项。3.在速度上从.pyc文件中读指令来执行不会比从.py文件中读指令执行更快，只有在模块被加载时，.pyc文件才是更快的4.只有使用import语句是才将文件自动编译为.pyc文件，在命令行或标准输入中指定运行脚本则不会生成这类文件，因而我们可以使用compieall模块为一个目录中的所有模块创建.pyc文件模块可以作为一个脚本（使用python -m compileall）编译Python源  python -m compileall /module_directory 递归着编译如果使用python -O -m compileall /module_directory -l则只一层  命令行里使用compile()函数时，自动使用python -O -m compileall  详见：https://docs.python.org/3/library/compileall.html#module-compileall详细的详细说明

八，包

8.1 什么是包？

#官网解释Packages are a way of structuring Python’s module namespace by using “dotted module names”包是一种通过使用‘.模块名’来组织python模块名称空间的方式。#具体的：包就是一个包含有__init__.py文件的文件夹，所以其实我们创建包的目的就是为了用文件夹将文件/模块组织起来#需要强调的是：　　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，包的本质就是一种模块

8.2 为何要使用包

包的本质就是一个文件夹，那么文件夹唯一的功能就是将文件组织起来随着功能越写越多，我们无法将所以功能都放到一个文件中，于是我们使用模块去组织功能，而随着模块越来越多，我们就需要用文件夹将模块文件组织起来，以此来提高程序的结构性和可维护性

8.3 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。但对于导入后，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)。#2、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#3、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

8.4 包的使用

　　8.4.1 示例文件

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

　　8.4.2 文件内容

#文件内容#policy.pydef get():    print('from policy.py')#versions.pydef create_resource(conf):    print('from version.py: ',conf)#manage.pydef main():    print('from manage.py')#models.pydef register_models(engine):    print('from models.py: ',engine)包所包含的文件内容文件内容

执行文件与示范文件在同级目录下

　　8.4.3 包的使用之import 

1 import glance.db.models2 glance.db.models.register_models('mysql') 

单独导入包名称时不会导入包中所有包含的所有子模块，如

#在与glance同级的test.py中import glanceglance.cmd.manage.main()'''执行结果：AttributeError: module 'glance' has no attribute 'cmd'''' 

解决方法：

1 #glance/__init__.py2 from . import cmd3 4 #glance/cmd/__init__.py5 from . import manage

执行：

1 #在于glance同级的test.py中2 import glance3 glance.cmd.manage.main()

　　8.4.4 包的使用之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

1 from glance.db import models2 models.register_models('mysql')3 4 from glance.db.models import register_models5 register_models('mysql')

　　8.4.5 from glance.api import *

在讲模块时，我们已经讨论过了从一个模块内导入所有*，此处我们研究从一个包导入所有*。

此处是想从包api中导入所有，实际上该语句只会导入包api下__init__.py文件中定义的名字，我们可以在这个文件中定义__all___:

1 #在__init__.py中定义2 x=103 4 def func():5     print('from api.__init.py')6 7 __all__=['x','func','policy']

此时我们在于glance同级的文件中执行from glance.api import *就导入__all__中的内容（versions仍然不能导入）。

#在__init__.py中定义x=10def func():    print('from api.__init.py')__all__=['x','func','policy']

此时我们在于glance同级的文件中执行from glance.api import *就导入__all__中的内容（versions仍然不能导入）。

练习：

#执行文件中的使用效果如下，请处理好包的导入from glance import *get()create_resource('a.conf')main()register_models('mysql')

#在glance.__init__.py中from .api.policy import getfrom .api.versions import create_resourcefrom .cmd.manage import mainfrom .db.models import  register_models__all__=['get','create_resource','main','register_models']

　　8.4.6 绝对导入和相对导入

我们的最顶级包glance是写给别人用的，然后在glance包内部也会有彼此之间互相导入的需求，这时候就有绝对导入和相对导入两种方式：

绝对导入：以glance作为起始

相对导入：用.或者..的方式最为起始（只能在一个包中使用，不能用于不同目录内）

例如：我们在glance/api/version.py中想要导入glance/cmd/manage.py

1 在glance/api/version.py2 3 #绝对导入4 from glance.cmd import manage5 manage.main()6 7 #相对导入8 from ..cmd import manage9 manage.main()

测试结果：注意一定要在于glance同级的文件中测试

1 from glance.api import versions 

　　8.4.7 包以及包所包含的模块都是用来被导入的，而不是被直接执行的。而环境变量都是以执行文件为准的

比如我们想在glance/api/versions.py中导入glance/api/policy.py，有的同学一抽这俩模块是在同一个目录下，十分开心的就去做了，它直接这么做

1 #在version.py中2 3 import policy4 policy.get()

没错，我们单独运行version.py是一点问题没有的，运行version.py的路径搜索就是从当前路径开始的，于是在导入policy时能在当前目录下找到

但是你想啊，你子包中的模块version.py极有可能是被一个glance包同一级别的其他文件导入，比如我们在于glance同级下的一个test.py文件中导入version.py，如下

1 from glance.api import versions 2  3 ''' 4 执行结果: 5 ImportError: No module named 'policy' 6 ''' 7  8 ''' 9 分析:10 此时我们导入versions在versions.py中执行11 import policy需要找从sys.path也就是从当前目录找policy.py,12 这必然是找不到的13 '''

　　8.4.8 绝对导入与相对导入总结

绝对导入与相对导入# 绝对导入: 以执行文件的sys.path为起始点开始导入,称之为绝对导入#        优点: 执行文件与被导入的模块中都可以使用#        缺点: 所有导入都是以sys.path为起始点,导入麻烦# 相对导入: 参照当前所在文件的文件夹为起始开始查找,称之为相对导入#        符号: .代表当前所在文件的文件加,..代表上一级文件夹,...代表上一级的上一级文件夹#        优点: 导入更加简单#        缺点: 只能在导入包中的模块时才能使用　　　　  #注意:　　　　　　　　1. 相对导入只能用于包内部模块之间的相互导入,导入者与被导入者都必须存在于一个包内　　　　　　　　2. attempted relative import beyond top-level package # 试图在顶级包之外使用相对导入是错误的,言外之意,必须在顶级包内使用相对导入,每增加一个.代表跳到上一级文件夹,而上一级不应该超出顶级包