1、模块化程序设计理念

(1)标准库模块
Python 标准库提供了操作系统功能、网络通信、文本处理、文件处理、数学运算等基本的功能。比如:random(随机数)、math(数学运算)、time(时间处理)、file(文件处理)、os(和操作系统交互)、sys(和解释器交互)等。
另外,Python 还提供了海量的第三方模块,使用方式和标准库类似。功能覆盖了我们能想象到的所有领域,比如:科学计算、WEB 开发、大数据、人工智能、图形系统等。

(2)模块化编程的流程
模块化编程的一般流程:

  1. 设计 API,进行功能描述。
  2. 编码实现 API 中描述的功能。
  3. 在模块中编写测试代码,并消除全局代码。
  4. 使用私有函数实现不被外部客户端调用的模块函数。

其中API(Application Programming Interface 应用程序编程接口)是用于描述模块中提供的函数和类的功能描述和使用方式描述。模块化编程中,首先设计的就是模块的 API(即要实现的功能描述),然后开始编码实现 API 中描述的功能。最后在其他模块中导入本模块进行调用。

(3)模块的创建和测试代码
每个模块都有一个名称,通过特殊变量__name__可以获取模块的名称。在正常情况 下,模块名字对应源文件名。 仅有一个例外,就是当一个模块被作为程序入口时(主程序、交互式提示符下),它的__name__的值为“main”。我们可以根据这个特点,将模块源代码文件中的测试代码进行独立的处理。

2、模块的导入

(1)import 语句导入

Python脚本模块化模块间传递数据 python 模块化设计_Python脚本模块化模块间传递数据


(2)from…import导入

Python脚本模块化模块间传递数据 python 模块化设计_模块化编程_02


Python脚本模块化模块间传递数据 python 模块化设计_python_03


(3)import 语句和 from…import 语句的区别

import 导入的是模块。from…import 导入的是模块中的一个函数/一个类。

如果进行类比的话,import 导入的是“文件”,我们要使用该“文件”下的内容,必须前面加“文件名称”。from…import 导入的是文件下的“内容”,我们直接使用这些“内容”即可,前面再也不需要加“文件名称”了。

举例:

Python脚本模块化模块间传递数据 python 模块化设计_python_04


Python脚本模块化模块间传递数据 python 模块化设计_开发语言_05


(4)模块的加载问题当导入一个模块时, 模块中的代码都会被执行。不过,如果再次导入这个模块,则不会再次执行。一个模块无论导入多少次,这个模块在整个解释器进程内有且仅有一个实例对象。

Python脚本模块化模块间传递数据 python 模块化设计_python_06


有时候我们确实需要重新加载一个模块,这时候可以使用:importlib.reload()方法

Python脚本模块化模块间传递数据 python 模块化设计_模块化编程_07

3、包package的使用

(1) 包的概念和结构

当一个项目中有很多个模块时,需要再进行组织。我们将功能类似的模块放到一起,形成了“包”。本质上,“包”就是一个必须有__init__.py 的文件夹。典型结构如下:

Python脚本模块化模块间传递数据 python 模块化设计_python_08


包下面可以包含“模块(module)”,也可以再包含“子包(subpackage)”。就像文件夹下面可以有文件,也可以有子文件夹一样。

Python脚本模块化模块间传递数据 python 模块化设计_python_09


上图中,a 是上层的包,下面有一个子包:aa。可以看到每个包里面都有__init__.py 文件。(2)导入包操作和本质

Python脚本模块化模块间传递数据 python 模块化设计_开发语言_10


Python脚本模块化模块间传递数据 python 模块化设计_python_11


init.py 的三个核心作用:

1. 作为包的标识,不能删除。
2. 用来实现模糊导入
3. 导入包实质是执行__init__.py 文件,可以在__init__.py 文件中做这个包的初始化、以及需要统一执行代码、批量导入。

(3)用*导入包
import * 这样的语句理论上是希望文件系统找出包中所有的子模块,然后导入它们。这可能会花长时间等。
尽管提供 import 的方法,仍不建议在生产代码中使用这种写法。

(4)包内引用
如果是子包内的引用,可以按相对位置引入子模块 以 aa 包下的 module_AA 中导入 a包下内容为例:
from … import module_A # …表示上级目录 .表示同级目录
from . import module_A2 # .表示同级目录

(5)sys.path 和模块搜索路径

Python脚本模块化模块间传递数据 python 模块化设计_API_12


当任何一个 python 程序启动时,就将上面这些搜索路径(除内置模块以外的路径)进行收集,放到 sys 模块的path属性中。

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