Python——模塊 [ 筆記 ]

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01. 模塊化(module)程序設計概念

模塊和包概念的進化史

  程序越來越複雜，語句 多了，我們會將實現同一個功能的語句封裝到函數中，統一管理和調用，於是 “函數” 誕生了。

  程序更加複雜，函數和變量 多了，我們將同一類型對象的“數據和行爲”，也就是“變量和函數”，放到一起統一管理和調用，於是 “類和對象” 誕生了。

  程序繼續複雜，函數和類 更加多了，我們將實現類似功能的函數和類統統放到一個模塊中，於是 “模塊” 誕生了。

  程序還要複雜，模塊 多了，我們將實現類似功能的模塊放到一起，於是 “包” 就誕生了。

1. Python 程序由模塊組成。一個模塊對應 python 源文件，一般後綴名是：.py。
2. 模塊由語句組成。運行 Python 程序時，按照模塊中語句的順序依次執行。
3. 語句是 Python 程序的構造單元，用於創建對象、變量賦值、調用函數、控制語句等。

標準庫模塊(standard library)

  與函數類似，模塊也分爲 標準庫模塊 和 用戶自定義模塊。

  Python 標準庫提供了操作系統功能、網絡通信、文本處理、文件處理、數學運算等基 本的功能。比如：random(隨機數)、math(數學運算)、time(時間處理)、file(文件處理)、 os(和操作系統交互)、sys(和解釋器交互)等。

  另外，Python 還提供了海量的第三方模塊（即用戶自定義模塊），使用方式和標準庫類似。功能覆蓋了我們 能想象到的所有領域，比如：科學計算、WEB 開發、大數據、人工智能、圖形系統等。

爲什麼需要模塊化編程

  模塊(module)對應於Python源代碼文件(.py文件)。模塊中可以定義變量、函數、類、普通語句。這樣，我們可以將一個 Python程序分解成多個模塊，便於後期的重複應用。
  模塊化編程（Modular Programming）將一個任務分解成多個模塊。每個模塊就像一個積木一樣，便於後期的反覆使用、反覆搭建。

  模塊化編程有如下幾個重要優勢：

1. 便於將一個任務分解成多個模塊，實現團隊協同開發，完成大規模程序
2. 實現代碼複用。一個模塊實現後，可以被反覆調用。
3. 可維護性增強。

模塊化編程的流程

1. 設計 API（Application Programming Interface，應用程序編程接口），進行功能描述。
2. 編碼實現 API 中描述的功能。
3. 在模塊中編寫測試代碼，並消除全局代碼。
4. 使用私有函數實現不被外部客戶端調用的模塊函數。

  每個模塊都有一個名稱，通過特殊變量 __name__ 可以獲取模塊的名稱。在正常情況下，模塊名字對應源文件名。
  僅有一個例外，就是當一個模塊被作爲程序入口時（主程序、交互式提示符下），它的__name__的值爲 “__main__”。

# 設計計算薪水模塊的API

'''
    用於計算公司員工的薪資
'''

company = 'kuiuz'

def yearSalary(monthSalary):
    '''根據傳入的月薪的值，計算出年薪：monthsalary*12'''
    return monthSalary*12

def daySalary(monthSalary):
    '''根據傳入的月薪值，計算出一天的薪資，一個月按22.5天計算（國家規定的工作日）'''
    return monthSalary/22.5

# 通過__doc__獲得模塊的文檔字符串的內容
import Salary
print(Salary.__doc__)
print(Salary.daySalary.__doc__)

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02. 模塊的導入

import語句導入

• import 語句的 基本語法格式 如下：
   import 模塊名 #導入一個模塊
   import 模塊 1，模塊 2… #導入多個模塊
   import 模塊名 as 模塊別名 #導入模塊並使用新名字
• import 加載的模塊分爲 四個通用類別 ：
   ① 使用 python 編寫的代碼（.py 文件）；
   ② 已被編譯爲共享庫或 DLL 的 C 或 C++擴展；
   ③ 包好一組模塊的包
   ④ 使用 C 編寫並鏈接到 python 解釋器的內置模塊；

from…import導入

  Python 中可以使用 from…import 導入模塊中的成員。基本語法格式如下：

from 模塊名 import 成員 1，成員 2，…

  如果希望導入一個模塊中的所有成員，則可以採用如下方式：

from 模塊名 import \*
【注】儘量避免“from 模塊名 import * ”這種寫法。\* 它表示導入模塊中所有的不是以下劃線(_)開頭的名字都導入到當前位置。 但你不知道你導入什麼名字，很有可能會覆蓋掉你之前已經定義的名字，而且可讀性極其的差。

import()動態導入

  import 語句本質上就是調用內置函數__import__()，我們可以通過它實現動態導入。給 __import__()動態傳遞不同的的參數值，就能導入不同的模塊。
  注意：一般不建議我們自行使用__import__()導入，其行爲在 python2 和 python3 中 有差異，會導致意外錯誤。如果需要動態導入可以使用 importlib 模塊：importlib.import_module(模塊名)

import 語句和 from…import 語句的區別

  import 導入的是 模塊。from…import 導入的是 模塊中的一個函數/一個類。
  如果進行類比的話，import 導入的是 “文件” ，我們要使用該“文件”下的內容，必須前面加“文件名稱”。from…import 導入的是文件下的 “內容” ，我們直接使用這些“內容”即可，前面再也不需要加“文件名稱”了。

模塊的加載問題

  一個模塊無論導入多少次，這個模塊在整個解釋器進程內有且僅有一個實例對象。

重新加載：
  有時候我們確實需要重新加載一個模塊，這時候可以使用：importlib.reload() 方法。

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03. 包（package）的使用

包(package)的概念和結構

  當一個項目中有很多個模塊時，需要再進行組織。我們將功能類似的模塊放到一起， 形成了“包”。本質上，“包”就是一個必須有 __init__.py 的文件夾。
  包下面可以包含 “模塊(module)”，也可以再包含 “子包(subpackage)”。就像文件夾下面可以有文件，也可以有子文件夾一樣。

導入包操作和本質

1. from package import item 這種語法中，item 可以是包、模塊，也可以是函數、類、變量。
2. import item1.item2 這種語法中，item 必須是包或模塊，不能是其他。導入包的本質其實是“導入了包的__init__.py”文件。也就是說，”import pack1”意味 着執行了包 pack1 下面的__init__.py 文件。 這樣，可以在__init__.py 中批量導入我們需要 的模塊，而不再需要一個個導入。

__init__.py 的三個核心作用：

1. 作爲包的標識，不能刪除。
2. 用來實現模糊導入
3. 導入包實質是執行__init__.py 文件，可以在__init__.py 文件中做這個包的初始化、以及需要統一執行代碼、批量導入。

用*導入包

  Python 提供一個明確的包索引。 這個索引由 __init__.py 定義 __all__ 變量，該變量爲一列表，如上例 a 包下的 __init__.py 中，可定義 __all__ = [“module_A”,“module_A2”]
  這意味着， from sound.effects import * 會從對應的包中導入以上兩個子模塊，即 * 代表__all__定義的內容。
  【注】儘管提供 import * 的方法，仍不建議在生產代碼中使用這種寫法。

包內引用

• from … import module_A   #…表示上級目錄 ( 2個.）
• from . import module_A2   #.表示同級目錄 (1個. )

sys.path 和模塊搜索路徑

  當我們導入某個模塊文件時， Python 解釋器一般按照如下路徑尋找模塊文件（按照順序尋找，找 到即停不繼續往下尋找）：

1. 內置模塊
2. 當前目錄
3. 程序的主目錄
4. pythonpath 目錄（如果已經設置了 pythonpath 環境變量）
5. 標準鏈接庫目錄
6. 第三方庫目錄（site-packages 目錄）
7. .pth 文件的內容（如果存在的話）
8. sys.path.append()臨時添加的目錄

  當任何一個 python 程序啓動時，就將上面這些搜索路徑(除內置模塊以外的路徑)進行收集， 放到 sys 模塊的 path 屬性中（sys.path）。

使用 sys.path 查看和臨時修改搜索路徑：

sys.path.append(路徑)

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04. 模塊的發佈和安裝

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