一、模块介绍

将程序模块化会使得程序的组织结构清晰,维护起来更加方便。使用模块既保证了代码的重用性,又增强了程序的结构性和可维护性。另外除了自定义模块外,我们还可以导入使用内置或第三方模块提供的现成功能，这大大提高了编程的效率，也体现了“避免重复造轮子”的思想！

二、模块的使用

2.1 import

#文件名：foo.py
x=1
def get():
    print(x)
def change():
    global x
    x=0
class Foo:
    def func(self):
       print('from the func')

要想在另外一个py文件中引用foo.py中的功能,需要使用import foo,首次导入模块会做三件事:

1、执行源文件代码

2、产生一个新的名称空间用于存放源文件执行过程中产生的名字

3、在当前执行文件所在的名称空间中得到一个名字foo,该名字指向新创建的模块名称空间,若要引用模块名称空间中的名字,需要加上该前缀,如下

import foo #导入模块foo
a=foo.x #引用模块foo中变量x的值赋值给当前名称空间中的名字a
foo.get() #调用模块foo的get函数
foo.change() #调用模块foo中的change函数
obj=foo.Foo() #使用模块foo的类Foo来实例化，进一步可以执行obj.func()

需要强调一点是,第一次导入模块已经将其加载到内存空间了,之后的重复导入会直接引用内存中已存在的模块,不会重复执行文件,通过import sys,打印sys.modules的值可以看到内存中已经加载的模块名。

#在Python中模块也属于第一类对象，可以进行赋值、以数据形式传递以及作为容器类型的元素等操作。

2.2from-import

from...import语句基本一致，唯一不同的是:使用import foo导入模块后,引用模块中的名字都需要加上foo.作为前缀,而使用from foo import接引用模块foo中的名字，如下

from foo import * #把foo中所有的名字都导入到当前执行文件的名称空间中，在当前位置直接可以使用这些名字
 
a=x
get()
change()
obj=Foo()

如果我们需要引用模块中的名字过多的话，可以采用上述的导入形式来达到节省代码量的效果，但是需要强调的一点是:只能在模块最顶层使用的方式导入，在函数内则非法,并且的方式会带来一种副作用,即我们无法搞清楚究竟从源文件中导入了哪些名字到当前位置,这极有可能与当前位置的名字产生冲突。模块的编写者可以在自己的文件中定义_all_变量用来控制*代表的意思

#foo.py
__all__=['x','get'] #该列表中所有的元素必须是字符串类型，每个元素对应foo.py中的一个名字
x=1
def get():
    print(x)
def change():
    global x
    x=0
class Foo:
    def func(self):
       print('from the func')

这样我们在另外一个文件中使用*导入时,就只能导入_all_定义的名字了

2.3 as

import foo as f #为导入的模块foo在当前位置起别名f，以后再使用时就用这个别名f
f.x
f.get()

通常在被导入的名字过长时采用起别名的方式来精简代码,另外为被导入的名字起别名可以很好地避免与当前名字发生冲突,还有很重要的一点就是:可以保持调用方式的一致性,例如我们有两个模块json和pickle同时实现了load方法,作用是从一个打开的文件中解析出结构化的数据,但解析的格式不同,可以用下述代码有选择性地加载不同的模块

if data_format == 'json':
    import json as serialize #如果数据格式是json，那么导入json模块并命名为serialize
elif data_format == 'pickle':
    import pickle as serialize #如果数据格式是pickle，那么导入pickle模块并命名为serialize
 
data=serialize.load(fn) #最终调用的方式是一致的

2.4搜索模块的路径与优先级

在导入一个模块时,如果该模块已加载到内存中,则直接引用,否则会优先查找内置模块,然后按照从左到右的顺序依次检索sys.path中定义的路径,直到找模块对应的文件为止,否则抛出异常。sys.path也被称为模块的搜索路径,它是一个列表类型

sys.path中的第一个路径通常为空,代表执行文件所在的路径,所以在被导入模块与执行文件在同一目录下时肯定是可以正常导入的，而针对被导入的模块与执行文件在不同路径下的情况,为了确保模块对应的源文件仍可以被找到,需要将源文件foo.py所在的路径添加到sys.path中,假设foo.py所在的路径为/pythoner/projects/

2.5区分py文件的两种用途

一个Python文件有两种用途,一种被当主程序/脚本执行,另一种被当模块导入,为了区别同一个文件的不同用途,每个py文件都内置了_name_变量,该变量在py文件被当做脚本执行时赋值为"_main_",在py文件被当做模块导入时赋值为模块名

#foo.py
...
if __name__ == '__main__':
    foo.py被当做脚本执行时运行的代码
else:
    foo.py被当做模块导入时运行的代码

通常我们会在if的子代码块中编写针对模块功能的测试代码,这样foo.py在被当做脚本运行时,就会执行测试代码,而被当做模块导入时则不用执行测试代码。

Python从入门到实践：模块的使用