Python 关于模块和加载模块的实现

一.导入模块

模块(Modules)

模块就是Python程序，任何Python程序都可以作为模块

代码的可重用性，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），直接在程序中导入该模块即可使用该功能

封装特性的结构：

诸多容器，列表、元组、字符串、字典等都是对数据的封装
函数是对 Python 代码的封装
类是对方法和属性的封装，是对函数和数据的封装

模块，可以理解是对代码更高级的封装，把能够实现某一特定功能的代码编写在同一个.py 文件中，并将其作为一个独立的模块，还能有效避免函数名和变量名发生冲突

当程序重复导入同一个模块时，Python 只会导入一次

import

import 模块名1 [as 别名1], 模块名2 [as 别名2]，…

会导入指定模块中的所有成员（包括变量、函数、类等），需要使用模块中的成员时，需用该模块名（别名）作为前缀，否则解释器会报错

[] 部分，可以使用，也可以省略

sys模块下的argv变量用于获取运行程序的命令行参数，argv[0]用于获取当前 程序的存储路径

import sys #导入sys整个模块
print(sys.argv[0]) # 用sys模块内的成员时，必须添加模块名作为前缀
C:/Users/Administrator/Desktop/2021-1-14/模块.py

导入整个模块时，可以为模块指定别名

import sys as s # 导入sys整个模块，指定别名为s
print(s.argv[0]) # 使用sys模块别名s作为前缀来访问模块中的成员
C:/Users/Administrator/Desktop/2021-1-14/模块.py

可以一次导入多个模块，多个模块之间用逗号隔开

import sys,os # 导入sys、os两个模块
print(sys.argv[0]) # 使用模块名作为前缀来访问模块中的成员
print(os.sep) # os模块的sep变量代表平台上的路径分隔符
C:/Users/Administrator/Desktop/2021-1-14/模块.py
\

导入多个模块时，也可以为模块指定别名

import sys as s,os as o # 导入模块，并分别为模块指定别名
print(s.argv[0]) # 使用模块别名作为前缀来访问模块中的成员
print(o.sep)
C:/Users/Administrator/Desktop/2021-1-14/模块.py
\

from…import

from 模块名 import 成员名1 [as 别名1]，成员名2 [as 别名2]，…

只会导入模块中指定的成员，而不是全部成员，当程序中使用该成员时，无需加任何前缀，直接使用成员名（或别名）

[] 部分，可以使用，也可以省略

用from...import来导入指定成员

from sys import argv # 导入sys模块的argv成员
print(argv[0]) # 直接使用成员名访问
C:/Users/Administrator/Desktop/2021-1-14/模块.py

导入sys模块中的 argv 成员，可在程序中直接使用 argv 成员，无须使用任何前缀

导入模块成员时，为成员指定别名

from sys import argv as v # 导入sys模块的argv成员，为其指定别名v
print(v[0]) # 直接使用成员的别名访问
C:/Users/Administrator/Desktop/2021-1-14/模块.py

form...import 导入模块成员时，可一次导入多个成员

from sys import argv, winver # 导入sys模块的argv,winver成员
print(argv[0]) # 直接使用成员名访问
print(winver)
C:/Users/Administrator/Desktop/2021-1-14/模块.py
3.4

sys模块的winver成员记录了该 Python 的版本号

一次导入多个模块成员时，可使用 as 关键字为成员指定别名

from sys import argv as v, winver as wv # 导入sys模块的成员，并为其指定别名
print(v[0]) # 直接使用成员的别名访问
print(wv)
C:/Users/Administrator/Desktop/2021-1-14/模块.py
3.4

不推荐使用 from 模块 import * 导入模块所有成员

导入指定模块内的所有成员存在潜在的风险,可能会出现同名成员

可通过别名来区分两个模块中的同名成员

__import __()

模块是代码文件，要求其文件名要符合操作系统的命名规则，如果模块名中出现空格或数字开头，无法使用 import 引入

如果模块中包含空格或以数字开头，需要使用__import__() 内置函数引入模块

__import__("demo text")

__import__("1demo")

使用import()函数要以字符串的方式将模块名引入，否则会报SyntaxError错误

二.自定义模块

定义简单的模块（编写在 demo.py 文件中）

name = "youchanwill"
add = "you.com"
print(name,add)
def say():
 print("自定义模块")
class test:
 def __init__(self,name,add):
  self.name = name
  self.add = add
 def say(self):
  print(self.name,self.add)

为了检验模板中代码的正确性，需要为其设计一段测试代码

say()
test1 = test("you","you.net")
test1.say()

在同一文件夹下新建一个test.py文件，使用 import 语句导入 demo.py

import demo #用import 语句导入时，只需要使用该模板文件的名称
youchanwill you.com
自定义模块 #测试代码也被执行
you you.net 

其它程序以引入的方式执行模板文件，测试代码不应该被执行，可用__name__ 变量做修改

当直接运行一个模块时，__name__变量的值为__main__，而模块被导入其他程序中并运行该程序时，处于模块中的__name__变量的值就变成了模块名

可在调用测试函数时增加判断，当 __name__ =='__main__' 时才调用测试函数

修改 demo.py 模板文件中的测试代码：

if __name__ == '__main__':
 say()
 test1 = test("you","you.net")
 test1.say()

修改后运行 test.py 文件时

import demo
youchanwill you.com

执行的是模板文件中的输出语句，测试代码并未执行

说明文档

自定义模块添加说明文档，和函数或类的添加方法相同，在模块开头的位置定义一个字符串

可以通过模板的 __doc__ 属性，来访问模板的说明文档

import demo
print(demo.__doc__)
youchanwill you.com

这是说明文档

三.加载模块

环境变量

根据PYTHONPATH环境变量的值来确定到哪里去加载模块

PYTHONPATH环境变量的值是多个路径的集合，会依次搜索PYTHONPATH 环境变量所指定的多个路径，从中找到程序想要加载的模块

在 Windows 平台上设置环境变量

右击桌面上的“计算机”图标，单击“属性”菜单项，系统显示“控制面板\所有控制面板项\系统”窗口，单击该窗口左边栏中的“高级系统设置”链接，出现“系统属性”对话框

单击“高级” Tab 页中的“环境变量”，对于当前用户而言，设置用户变量和系统变量的效果大致相同，系统变量的路径排在用户变量的路径之前

在“变量名”内输入 PYTHONPATH，表明将要建立 的环境变量；在“变量值”内输入 .;d:\python_ module，就是该环境变量的值，该值包含两条路径

第一条路径为一个点（.），代表当前路径，表明当运行 Python 程序时，总能从当前路径加载模块

第二条路径为 d:\python_ module，表明当运行 Python 程序时，总能从 d:\python_ module 加载模块

成功设置了环境变量后，只要把定义的模块放在与当前运行程序相同的路径（或d:\python_ module 路径），该模块就能被成功加载

在 Linux 上设置环境变量

启动 Linux 的命令行界面，在 home 路径下输入：

ls - a

Linux 平台的环境变量通过 .bash_profile 文件设置，在该文件中添加 PYTHONPATH 环境变量

PYTHONPATH=.:/home/you/python_module #you是系统的登录名

Linux 多个路径之间以冒号（:）作为分隔符

完成变量值的设置后，在 .bash_profile 文件的最后添加导出 PYTHONPATH 变量的语句

export PYTHONPATH

运行该文件，使在文件中设置的 PYTHONPATH 变量值生效

可选择重新登录Linux 平台，或输入source .bash_profile

成功设置了环境变量后，只要把定义的模块放在与当前运行程序相同的路径（或/home/yeeku/python_module 路径），该模块就能被成功加载

默认的模块加载路径

安装通用性模块，这种模块应该直接安装在 Python 内部，可借助Python默认的模块加载路径

通常情况下，应将Python的扩展模块添加在 lib\site-packages 路径下，专门用于存放扩展模块和包

将之前的demo.py文件复制在 lib\site-packages 路径下

'''
这是说明文档
'''
name = "youchanwill"
add = "you.com"
print(name,add)
def say():
 print("自定义模块")
class test:
 def __init__(self,name,add):
  self.name = name
  self.add = add
 def say(self):
  print(self.name,self.add)
if __name__ == '__main__':
 say()
 test1 = test("you","you.net")
 test1.say()

可直接在Python交互式解释器中测试该模块

>>> import demo
youchanwill you.com
>>> print(demo.__doc__)

这是说明文档

>>>
第一行代码用于导入demo模块；第二行代码用于查看demo模块的文档，输出该模块开始定义的文档内容

导入模块的本质

import demo 导入模块的本质是将 demo.py 中的全部代码加载到内存并执行
将整个模块内容赋值给与模块同名的变量，该变量的类型是 module，在该模块中定义的所有程序单元都相当于该 module 对象的成员

from demo import name 导入模块中成员的本质是将 demo.py 中的全部代码加载到内存并执行
只导入指定变量、函数等成员单元，不会将整个模块导入

在导入模块后，在模块文件所在目录下看到一个名为“__pycache__”的文件夹
Python 为每个模块都生成一个 *.cpython-36.pyc 文件，该文件是为模块编译生成的字节码，用于提升该模块的运行效率

四.__all__变量

向文件导入某个模块时，导入的是该模块中那些名称不以下划线（单下划线、双下划线）开头的变量、函数和类

如果不想模块文件中的某个成员被引入到其它文件中使用，可以在其名称前添加下划线

新建demo.py文件

def test1():
 print("you")
def test2():
 print("chan")
def test3():
 print("will")

在新建的test.py文件中导入

from demo import *
test1()
test2()
test3()
you
chan
will

如果 demo.py 模块中的 test1() 函数不想让其它文件引入，只需将其名称改为 _test1() 或者 __test1()

def _test1():
 print("you")

NameError: name 'test1' is not defined

__all__ 变量，该变量的值是一个列表，存储的是当前模块中一些成员（变量、函数或者类）的名称

通过在模块文件中设置 __all__ 变量，当其它文件以“from 模块名 import *”的形式导入该模块时，该文件中只能使用 __all__ 列表中指定的成员

只有以“from 模块名 import *”形式导入的模块，当该模块设有 __all__ 变量时，只能导入该变量指定的成员，未指定的成员无法导入

def test1():
 print("you")
def test2():
 print("chan")
def test3():
 print("will")
__all__ = ["test1","test2"]

from demo import *
test1()
test2()
test3()
you
chan
NameError: name 'test3' is not defined

__all__ 变量仅限于在其它文件中以“from 模块名 import *”的方式引入

import 模块名 的形式导入模块，可以通过模块名前缀（别名）来调用模块内的所有成员（除了以下划线开头命名的成员）,__all__变量的设置无效

from 模块名 import 成员 导入指定成员,__all__变量的设置无用