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PYTHON中的包和模块

2018.09.27 09:28 598浏览

为了更加友好的对python代码进行组织管理,python中出现了包和模块的概念

 

类似生活中整理我们的物品一样,将代码按照不同的功能进行整理整合,可以很大程度的提升代码可读性和代码质量,方便在项目中进行协同开发!

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这一部分,主要从以下几个部分进行说明:

(1)     包和模块的定义

(2)     包和模块的复用

a)   import引入和from..import引入

b)   绝对引入和相对引入

(3)     自定义模块和包

(4)     包的发布管理

(5)     python中的“main函数”

 

1.1. 包和模块的定义

python中的包和模块,首先是按照代码的功能进行整理整合,想相似功能的代码/大量代码整理到一起方便统一管理

 

模块(module):python中每个python文件就是一个模块,每个python文件中,封装类似功能的变量、函数、类型等等,可以被其他的python模块通过import关键字引入重复使用!

 

包(pakcage):包含多个python文件/模块的文件夹,并且文件夹中有一个名称为__init__.py的特殊声明文件,那么这个文件夹就是一个包(模块包),可以将大量功能相关的python模块包含起来统一管理,同样也可以被其他模块通过import关键字引入重复使用封装的模块和代码!

 

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具备一定功能的工具

包含很多工具、功能强大的工具箱

python中的模块

python中的(模块包/程序包)

 

1.1.1  模块的定义

在工作目录workspace/文件夹中创建自定义测试文件夹demo01/

在demo01/中创建文件utils.py,这就是一个工具模块[见名知意]

demo01/utils.py

------

‘’’工具模块,主要定义项目中可能使用到的各种工具变量、常量、函数、类型等等’’’

1.1.2. 包的定义

在demo01/文件夹中,创建一个文件夹modules/

在modules/文件夹中,创建一个空文件__init__.py

此时,modules就是程序包,可以在该文件夹中定义各种模块,如User.py..

demo01/

modules/

    __init__.py

    User.py    # 属于modules包的一个模块

 

1.2. 包和模块的复用

python中,将代码封装成包和模块,最主要的目的是通过有效的整理代码,提高代码的复用性能,这里整理好封装起来的包和模块的代码,就可以被其他代码引入使用了,类似生活中的工具被其他人借用一样

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自行开发的游戏代码中,本身没有对键盘鼠标、显示器的控制代码,但是通过引入了pygame模块,让自己的代码中具备了这样的功能,pygame代码被复用了

生活中的三口之家,家里买车~但是可以通过租车实现自驾游!具备了有车的功能

物品车被复用了

 

1.2.1.   import 和 from .. import

包和模块的引入,通常有两个关键语法

l  import 包/模块

l  from 包/模块 import 具体对象

 

(1)     import方式

基本语法

# 引入方式

import 模块

# 使用模块中的数据

模块.变量

模块.函数

模块.类型

REMARK:import方式可以引入包、模块;

import引入的包和模块会自动从当前文件夹中、系统环境变量PYTHONPATH中、以及系统的sys.path路径中查询是否存在该名称的包/模块

如果不存在,就会出现错误:no module named ‘xxxxxx’

 

案例操作代码:


 

(2)     from xx import方式

from xx import方式基本语法如下

from . import xxx # 从当前模块路径下,引入xxx模块

from .. import xxx # 从当前模块的父级路径下,引入xxx模块

from pkg import module  # 从 pkg包中引入一个模块module

from pkg.module import vars, func, clazz#   从指定的模块中直接引入

REMARK:from xx import 语法方式,主要是针对出现了包结构的python代码而特定的代码引入方式,首先要非常明确代码的组织结构才能正确使用from   import语法进行代码的引入和复用

REMARK2:通过上述代码,可以看到form import语法区分为两种操作

使用了./..的相对路径的引入操作方式

直接使用包/模块名称的绝对引入操作方式

 

1.2.2.   from import 相对引入

首先,相对引入本身是相对当前正在操作的文件的路径

同一级路径使用符号:.

上一级路径使用符号:..

 

创建测试项目文件夹demo02/

项目中创建一个工具模块:utils.py

#   coding:utf-8

# 测试变量

test_msg   = “hello”

# 测试函数

def   test_func():

print(“test 函数操作”)

# 测试类型

class   Test:

    pass

 

项目中创建主测试模块:main.py

# 模块的相对引入

from   . import utils

# 测试变量

print(utils.test_msg)

# 测试函数

utils.test_func()

# 测试类型

t =   utils.Test()

 

包的引入可以通过相对路径直接操作,这里的demo02/可以是python的包,也可以是一个普通包含python代码的文件夹。

 

但是需要注意的是,一旦使用相对路径,就要明确所谓相对路径~是依赖他们所属的父级文件夹确定的,就类似生活中的兄弟姐妹的称谓一样,是相对他们的父亲来说的,所以运行代码需要在demo02/文件夹所在路径,执行如下命令运行

# 命令行执行运行代码的命令,告诉python解释器在执行指定路径中的python代码

python   –m demo02.main

REMARK:如果直接在demo02/文件夹中,执行命令

python   main.py  就会出现如下错误

ImportError:cannot   import name ‘utils’

 

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REMARK:包和模块的相对引入,一定要切记:引入的路径相对当前文件;执行的路径相对于引入的最外层文件夹,这样才能正确的使用相对引入操作执行我们的模块代码!



 

1.2.3.   from import 绝对引入

绝对引入操作方式比较直接,从最外层的包的源头直接开始操作;

如:from pygame import K_A, K_S, K_D, K_W

 

这种操作方式在第三方模块的操作中是司空见惯的,但是在独立的项目开发中使用较少!

还是上面那个案例操作,修改main.py代码如下:

# 相对引入操作

#   from . import utils

# 绝对引入操作

from   demo02 import utils

 

# 使用utils中的变量、函数、类型等等..

 

运行操作方式当然和前面讲过的类似,既然你确定了项目是从demo02/为最外层文件夹的话,那么运行也是参考demo02来执行命令

python –m demo02.main

 

1.3. 再说模块和包

前面的所有操作,都是在已有代码的基础上,对存在的文件进行处理,为了更友好的管理代码,我们对模块和包的操作方式进行详细的描述和说明

 

1.3.1.   模块(module)

python中的模块,指代的就是一个Python文件

 

(1)     在一个python模块中可以包含的数据有:变量、函数、类型等等,是一个完整的独立的代码块!

(2)     独立的一个模块中的变量:全局变量、局部变量;能被其他模块引入使用的只有当前模块中的全局变量,其他模块对于当前模块中全局变量的操作和普通变量一致!

(3)     模块一旦被其他模块引入,就会自动执行模块中的所有代码

(4)     模块中的测试代码可以包含在 if __name__ == “__main__”: 语句块中,这样不会再其他模块引入时执行这些测试代码

 

一个标准模块的定义方式【模块名称:见名知意】

# coding:utf-8

 

# 引入系统标准模块

# 引入第三方模块

# 引入自定义开发模块

 

# 声明定义变量

# 声明定义函数

# 声明定义类型

 

# 当前模块测试代码

if __name__ == “__main__”:

    #测试代码位置,其他模块引入不会执行这里的代码

 

1.3.2.   包(package)

python解释器在执行处理代码时,会默认将包含Python文件的文件夹处理成默认包

默认包只具备文件路径关联的功能,无其他功能!

 

python中的标准包,是在文件夹中包含包声明文件__init__.py的文件夹,主要包含了一个名称为__init__.py的模块文件,该文件夹就是一个Python模块包

 

在一个python的包中,可以创建多个模块,统一由python包进行路径管理和导入方式的管理,如定义了一个python的数据模型包如下:

demo03/

    users/

    __init__.py     # 包声明模块

    moduels.py      # 数据类型定义模块-> User<class>

    manager.py      # 数据模型管理模块->UserManager<class>

    menus.py        # 界面处理模块->show_index<function>

main.py      #   程序主模块

 

demo03/users/menus.py中代码如下

#   coding:utf-8

 

def   show_index():

    print(“系统主菜单”)

 

demo03/main.py中代码如下:

#   coding:utf-8

# 引入包中指定的模块

from   users import menus

 

# 使用模块中的代码

menus.show_index()

REMARK:定义了包之后,包中的变量、函数、类型的引入方式相似

 

1.3.3.   包:__all__

默认情况下,包中所有的模块都是可以直接导入的,同样为了使用方便,可以通过通配符的方式来一次引入包中所有指定的模块

 

__all__属性就是用于模糊导入的特殊魔法属性,值是一个包含模块名称的列表,主要声明在__init__.py文件中,用于定义可以使用通配符的方式引入的模块

demo03/users/__init__.py

-------

__all__   = [‘module’, ‘manager’, ‘menus’]

 

此时可以在main.py中通过通配符的方式将__all__中包含的模块一次性导入

from   users import *

相当于

from   users imoprt module, manager, menus

 

1.4. 再说导入

从前面的内容可以看出,代码的导入方式主要有两种语法结构,这一小节对于两种导入结构的操作方式做一个简短的小结

1.4.1.   import导入

基本语法结构如下:

# 导入一个包/模块

import 包名称/模块名称

# 导入一个包中的某个模块

import 包名称.模块名称

# 导入一个包中的某个模块中的某个函数

imoprt 包名称.模块名称.函数名称

# 导入一个包中的某个模块中的某个类型[名称较长,使用别名]
  imoprt
包名称.模块名称.类型名称  as  别名

 

1.4.2.   from import导入

基本语法结构如下

# 导入一个包中的所有模块[__all__定义的模块]

from 包名称 imoprt *

# 导入一个包中指定的模块

from 包名称 imoprt 模块名称

# 导入一个包中指定模块中的某个函数

from 包名称.模块名称 import 函数名称

# 导入一个包中指定模块中的某个类型[名称较长,使用别名]

from 包名称.模块名称 imoprt 类型名称 as 别名

 

1.5. 自定义包的发布

如果已经开发好了具备某些通用功能的模块包,恰好作者也是一个特别具有分享精神的开发人员,要将自己开发的python模块发布出来,提供给其他人进行操作使用,类似于我们使用pygame这样第三方模块一样,别人也可以通过命令直接安装使用,应该怎么操作?

 

这一部分就是关于包的发布操作进行的详细说明

 

1.5.1.   本地发布

在我们已经开发好的一个包文件夹下,创建一个python模块:setup.py

模块中定义如下内容

# 引入构建包信息的模块

from distutils.core   import setup

# 定义发布的包文件的信息

setup(

name=“damu_pkg01”,  # 发布的包文件名称

version=”1.0”,   # 发布的包的版本序号

description=”我的测试包”, # 发布包的描述信息

author=”大牧莫邪”,   # 发布包的作者信息

author_email=”damu@163.com”,   # 作者联系邮箱信息

py_modules=[‘__init__.py’,’..’,..]#   发布的包中的模块文件列表

)

 

执行当前程序包文件的构建操作命令:按照标准格式组织包中的所有数据文件

python setup.py build

REMARK:构建完毕的文件

可以通过python setup.py install命令直接当成第三方模块进行安装

 

执行命令进行包的打包发布

python setup.py sdist

REMARK:打包的文件,主要是方便进行网络传输,打包之后会在dist中创建包含包中所有信息的tar.gz压缩包文件;该文件就可以通过git等方式提交给对应的开源组织发布你的自定义模块了!

 

1.5.2.   网络发布

经历了前面一小节的操作之后,我们能不能让我们自己的包也类似于pip install这样的方式通过网络进行安装呢? 当然可以!当然前提条件是我们将自己的包发布到网络上!

首先,进入http://pypi.python.org/pypi网站上,注册一个自己的账号吧!

这个网站是目前大部分python第三方模块集中的一个管理社区平台

https://img3.mukewang.com/5bac31a00001c30c05260186.jpg

 

其次:你已经准备好你自己的python程序包,并在包中准备好了setup.py文件

在setup.py中,已经定义好了程序包的所有描述信息

damy_users/

__init__.py

moduels.py

manager.py

menus.py

setup.py

 

执行打包命令

python setup.py sdist

 

接下来:将是激动人心的时刻!

首先安装第三方模块:twine,用于上传我们打包的项目文件

pip install twine

上传项目

twine upload dist/*

https://img2.mukewang.com/5bac3198000109f905260242.jpg

 

此时,如果我们还需要我们自己开发的某个模块的话,直接通过pip命令安装即可

pip install damu_users

https://img3.mukewang.com/5bac318e0001c8cb05380182.jpg

 

1.6. 关于Main主方法

类比其他编程语言,为了区别同一个应用程序中运行程序的入口,都会提供一个程序运行的主方法(类似Java中的main方法)或者主函数(类似C/C++中的主函数)

 

PYTHON最小运行单元是代码块,代码块中甚至只是包含一行代码也能正常运行,所以没有主方法或者函数的概念,但是区别程序运行的入口是非常有必要的,比如我们在自定义开发一个模块时,为了保证模块代码的正确性,很多人都会在模块中编写一些测试代码(规范不是很推荐这样做,但是不否认这是大多数人的懒癌操作方式),这些代码只有当前模块作为程序入口时才允许运行,被其他模块引入时要求不让运行,怎么做到这样一点呢?PYTHON中的模块属性__name__可以做到模拟主函数的操作

下面通过两种常规操作说明模拟主函数的意义

 

1.6.1.   普通模块的定义和问题

在开发过程中,我们常规模块的定义开发,经常定义如下格式的代码(demo.py):

‘’’某个模块的注释’’’

# import 各种依赖模块

# 定义模块中的变量

count = 0

msg = None

# 定义模块中的函数

def show_info(info):

print(“info   for send: {}”.format(info))

 

# 测试代码

show_info(“my name is   damu”)

定义好模块之后,通过执行命令python demo.py,就可以测试模块中的代码的正确性

 

使用场景:如果我们自己开发了另一个模块,需要依赖当前开发的这个模块

就需要通过import demo的方式在另一个模块中引入,那么问题在哪里呢?

 

问题显现:模块一旦被其他模块引入,模块中的代码都会直接执行,那么这里demo模块被其他模块引入时,正常功能代码都会加载,但是用于测试的代码也被运行了,这可能会引起不必要的错误和系统资源的浪费,并不是我们想要的

1.6.2.   PYTHON中的main方法

PYTHON中的模块有一个魔法属性__name__,表示当前模块的运行时名称,具有如下特点:

l  当前模块如果是程序运行入口,__name__的值:__main__

l  当前模块如果被其他模块import引入,__name__的值:模块名称

 

模块的魔法属性__name__

定义模块demo.py, main.py,用于测试魔法属性的操作

demo.py

print(__name__)

print(“my   name is demo”)

 

main.py

import   demo

print(“my   name is main”)

执行测试运行如下:

首先直接运行demo: python demo.py,得到结果如下:

__main__

my   name is demo

 

直接运行main:python main.py

demo

my   name is demo

my   name is main

 

很明显可以看到运行的过程中,作为入口和被import的区别,我们可以利用__name__的特性完成main方法的设计

重新定义demo.py

-------------

# coding:utf-8

# import 各种依赖

# 定义模块变量

count = 0

msg = None

# 定义模块函数

def show_info(info):

print(“info   for send: {}”.format(info))

 

# 测试代码:包含在模拟的main方法中,解决被import带来的执行问题

if __name__ == “__main__”:

# 执行测试的代码:该代码只有当前模块在运行时才会执行,其他模块import操作并不会执行,避免了由于测试代码导致错误发生的可能

show_info(“hello   my name is main”)

 


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