Python
提供了强大的模块支持,主要体现为不仅在Python
标准库中包含了大量的模块(称为标准模块),而且还有很多第三方模块,另外开发者自己也可以开发自定义模块。通过这些强大的模块支持将极大地提高我们的开发效率。
模块到底指的是什么呢?模块,英文为 Modules,至于模块到底是什么,可以用一句话总结:模块就是 Python 程序。换句话说,任何 Python 程序都可以作为模块,包括在前面章节中写的所有 Python 程序,都可以作为模块。
我们知道Python代码可以写到一个文件中,但随着程序功能的复杂,程序体积会不断变大,为了便于维护,通常会将其分为多个文件(模块),这样不仅可以提高代码的可维护性,还可以提高代码的可重用性。
代码的可重用性体现在,当编写好一个模块后,只要编程过程中需要用到该模块中的某个功能(由变量、函数、类实现),无需做重复性的编写工作,直接在程序中导入该模块即可使用该功能。
在Python中,自定义模块有两个作用:一个是规范代码,让代码更易于阅读,另一个是方便其他程序使用己经编写好的代码,提高开发效率。
实现自定义模块主要分为两部分,一部分是创建模块,另一部分是导入模块。
创建模块时,可以将模块中相关的代码(变量定义和函数定义等)编写在一个单独的文件中,并且将该文件命名为“模块名+.py”的形式。代码如下所示:
def foo():
'''module1.py'''
print("hello, world!')
```python
def foo():
'''module2.py'''
print("goodbye, world!')
温馨提示: 创建模块时,设置的模块名不能是Python自带的标准模块名称。
创建模块后,就可以在其他程序中使用该模块了。要使用模块需要先以模块的形式加载模块中的代码,这可以使用import
语句实现。创建一个test.py
函数进行测试:
from module1 import foo
# 输出hello, world!
foo()
from module2 import foo
# 输出goodbye, world!
foo()
如果模块名比较长不容易记住,可以在导入模块时,使用as关键字为其设置一个别名,然后就可以通过这个别名来调用模块中的变量、函数和类等。例如,将上面导入模块的代码修改为以下内容:
import module1 as m1
import module2 as m2
m1.foo()
m2.foo()
说明: 在调用模块中的变量、函数或者类时,需要在变量名、函数名或者类名前添加“模块名.”作为前缀。
一个模块只会被导入一次,不管你执行了多少次import
。这样可以防止导入模块被一遍又一遍地执行。
当我们使用 import 语句的时候,Python 解释器是怎样找到对应的文件的呢?
(1) 在当前目录(即执行的 Python脚本文件所在目录)下查找。
(2)到PYTHONPATH(环境变量)下的每个目录中查找。
(3)到Python的默认安装目录下查找。
以上所有涉及到的目录,都保存在标准模块 sys 的 sys.path 变量中,通过此变量我们可以看到指定程序文件支持查找的所有目录。换句话说,如果要导入的模块没有存储在 sys.path 显示的目录中,那么导入该模块并运行程序时,Python 解释器就会抛出 ModuleNotFoundError(未找到模块)异常。了解更多请阅读:http://c.biancheng.net/view/4645.html
解决“Python找不到指定模块”的方法有 3 种,分别是:
(1)向sys.path
中临时添加模块文件存储位置的完整路径;
(2)将模块放在sys.path
变量中已包含的模块加载路径中;
(3)设置path
系统环境变量。
在使用import
语句导入模块时,每执行一条import
语句都会创建一个新的命名空间(namespace),并且在该命名空间中执行与.py文件相关的所有语句。在执行时,需在具体的变量、函数和类名前加上“模块名.”前缀。如果不想在每次导入模块时都创建一个新的命名空间,而是将具体的定义导入到当前的命名空间中,这时可以使用from…import
语句。使用from…import
语句导入模块后,不需要再添加前缀,直接通过具体的变量、函数和类名等访问即可。
说明: 命名空间可以理解为记录对象名字和对象之间对应关系的空间。目前Python的命名空间大部分都是通过字典(dict)来实现的。其中,key是标识符; value是具体的对象,例如,key是变量的名字, value则是变量的值。
注意: 在使用from...import
语句导入模块中的定义时,需要保证所导入的内容在当前的命名空间中是唯一的,否则将出现冲突,后导入的同名变量、函数或者类会覆盖先导入的。这时就需要使用import
语句进行导入。
使用模块可以避免函数名和变量名重名引发的冲突。那么,如果模块名重复应该怎么办呢?在Python中,提出了包(Package)的概念。包是一个分层次的目录结构,它将一组功能相近的模块组织在一个目录下。这样,既可以起到规范代码的作用,又能避免模块名重名引起的冲突。
说明:包简单理解就是“文件夹”,只不过在该文件夹下必须存在一个名称为“__init__.py”
的文件,可以是一个空模块,可以写一些初始化代码,其作用就是告诉 Python 要将该目录当成包来处理。这是Python 2.x
的规定,而在Python 3.x
中,__init__.py
对包来说,并不是必须的。
在实际项目开发时,通常情况下,会创建多个包用于存放不同类的文件。例如,开发一个网站时,可以创建如下图所示的包结构。
1. 创建包
创建包实际上就是创建一个文件夹,并且在该文件夹中创建一个名称为“__init__.py”
的Python文件。在__init__.py
文件中,可以不编写任何代码,也可以编写一些Python 代码。在__init__.py
文件中所编写的代码,在导入包时会自动执行。
说明:__init__.py
文件是一个模块文件,模块名为对应的包名。例如,在settings包中创建的__init__.py
文件,对应的模块名为settings。
例如,在E盘根目录下,创建一个名称为settings的包,可以按照以下步骤进行:
(1)计算机的E盘根目录下,创建一个名称为settings的文件夹。
(2)在IDLE中,创建一个名称为“__init__.py”
的文件,保存在E:\settings
文件夹下,并且在该文件中不写任何内容,然后再返回到资源管理器中,效果如下图所示。
至此,名称为settings的包创建完毕了,创建完毕之后便可以在该包中创建所需的模块了。
2. 使用包
创建包以后,就可以在包中创建相应的模块,然后再使用import
语句从包中加载模块。从包中加载模块通常有以下3种方式:
在Python中,除了可以自定义模块外,还可以引用其他模块,主要包括使用标准模块和第三方模块。下面分别进行介绍。
在 Python中,自带了很多实用的模块,称为标准模块(也可以称为标准库),对于标准模块,我们可以直接使用import
语句导入到Python文件中使用。例如,导入标准模块random
(用于生成随机数),可以使用下面的代码:
import random # 导入标准模块random
温馨提示: 在导入标准模块时,也可以使用as关键字为其指定别名。通常情况下,如果模块名比较长,则可以为其设置别名。
除了random模块外,Python还提供了大约200多个内置的标准模块,涵盖了Python运行时服务、文字模式匹配、操作系统接口、数学运算、对象永久保存、网络和Internet脚本和GUI构建等方面。
在使用第三方模块时,需要先下载并安装该模块,然后就可以像使用标准模块一样导入并使用了。本节主要介绍如何下载和安装。下载和安装第三方模块可以使用Python提供的 pip命令实现。pip命令的语法格式如下:
pip <command> [modulename]
参数说明:
说明:在大型程序中可能需要导入很多模块,推荐先导入Python提供的标准模块,然后再导入第三方模块,最后导入自定义模块。
如果想要查看Python中都有哪些模块(包括标准模块和第三方模块),可以在IDLE中输入以下命今:
help('modules)
如果只是想要查看已经安装的第三方模块,可以在命令行窗口中输入以下命令:
pip list