python模块

1. 模块

为了编写可维护的代码，我们把很多函数分组，分别放到不同的文件里，这样，每个文件包含的代码就相对较少，很多编程语言都采用这种组织代码的方式。在Python中，一个.py文件就称之为一个模块（Module）。

使用模块有什么好处？最大的好处是大大提高了代码的可维护性。其次，编写代码不必从零开始。当一个模块编写完毕，就可以被其他地方引用。使用模块还可以避免函数名和变量名冲突。相同名字的函数和变量完全可以分别存在不同的模块中。但是尽量不要与内置函数名字冲突。

为了避免模块名冲突，Python又引入了按目录来组织模块的方法，称为包（Package）。举个例子，一个abc.py的文件就是一个名字叫abc的模块，一个xyz.py的文件就是一个名字叫xyz的模块。现在，假设abc和xyz这两个模块名字与其他模块冲突了，于是可以通过包来组织模块，避免冲突。方法是选择一个顶层包名，比如mycompany。

引入了包以后，只要顶层的包名不与别人冲突，那所有模块都不会与别人冲突。现在，abc.py模块的名字就变成了mycompany.abc。

每一个包目录下面都会有一个__init__.py的文件，这个文件是必须存在的，否则，Python就把这个目录当成普通目录，而不是一个包。__init__.py可以是空文件，也可以有Python代码，因为__init__.py本身就是一个模块，而它的模块名就是mycompany。

2. 使用模块

Python本身就内置了很多非常有用的模块，只要安装完毕，这些模块就可以立刻使用。

以内建的sys模块为例，编写一个hello的模块：

#!/usr/bin/envpython3

# -*-coding: utf-8 -*-

 

' atest module '

 

__author__= 'Michael Liao'

 

importsys

 

deftest():

    args = sys.argv

    if len(args)==1:

        print('Hello, world!')

    elif len(args)==2:

        print('Hello, %s!' % args[1])

    else:

        print('Too many arguments!')

 

if__name__=='__main__':

    test()

第1行和第2行是标准注释，第1行注释可以让这个hello.py文件直接在Unix/Linux/Mac上运行，第2行注释表示.py文件本身使用标准UTF-8编码；

第4行是一个字符串，表示模块的文档注释，任何模块代码的第一个字符串都被视为模块的文档注释；

第6行使用__author__变量把作者写进去，这样当你公开源代码后别人就可以瞻仰你的大名；

以上就是Python模块的标准文件模板，当然也可以全部删掉不写，但是，按标准办事肯定没错。

后面开始就是真正的代码部分。

导入sys模块后，我们就有了变量sys指向该模块，利用sys这个变量，就可以访问sys模块的所有功能。

sys模块有一个argv变量，用list存储了命令行的所有参数。argv至少有一个元素，因为第一个参数永远是该.py文件的名称，例如：

运行python3hello.py获得的sys.argv就是['hello.py']；

运行python3hello.py Michael获得的sys.argv就是['hello.py','Michael]。

最后，注意到这两行代码：

if__name__=='__main__':

    test()

当我们在命令行运行hello模块文件时，Python解释器把一个特殊变量__name__置为__main__，而如果在其他地方导入该hello模块时，if判断将失败，因此，这种if测试可以让一个模块通过命令行运行时执行一些额外的代码，最常见的就是运行测试。

可以用命令行运行hello.py看看效果：

$python3 hello.py

Hello,world!

$python hello.py Michael

Hello,Michael!

如果启动Python交互环境，再导入hello模块：

$python3

Python3.4.3 (v3.4.3:9b73f1c3e601, Feb 23 2015, 02:52:03)

[GCC4.2.1 (Apple Inc. build 5666) (dot 3)] on darwin

Type"help", "copyright", "credits" or"license" for more information.

>>>import hello

>>> 

导入时，没有打印Hello,word!，因为没有执行test()函数。

调用hello.test()时，才能打印出Hello, word!：

>>>hello.test()

Hello,world!

3. 作用域

在一个模块中，我们可能会定义很多函数和变量，但有的函数和变量我们希望给别人使用，有的函数和变量我们希望仅仅在模块内部使用。在Python中，是通过_前缀来实现的。

正常的函数和变量名是公开的（public），可以被直接引用，比如：abc，x123，PI等；

类似__xxx__这样的变量是特殊变量，可以被直接引用，但是有特殊用途，比如上面的__author__，__name__就是特殊变量，hello模块定义的文档注释也可以用特殊变量__doc__访问，我们自己的变量一般不要用这种变量名；

类似_xxx和__xxx这样的函数或变量就是非公开的（private），不应该被直接引用，比如_abc，__abc等；

private函数和变量“不应该”被直接引用，而不是“不能”被直接引用，是因为Python并没有一种方法可以完全限制访问private函数或变量，但是，从编程习惯上不应该引用private函数或变量。

private函数的作用:

def_private_1(name):

    return 'Hello, %s' % name

 

def_private_2(name):

    return 'Hi, %s' % name

 

defgreeting(name):

    if len(name) > 3:

        return _private_1(name)

    else:

        return _private_2(name)

在模块里公开greeting()函数，而把内部逻辑用private函数隐藏起来了，这样，调用greeting()函数不用关心内部的private函数细节，这也是一种非常有用的代码封装和抽象的方法，即：

外部不需要引用的函数全部定义成private，只有外部需要引用的函数才定义为public。

4. 安装第三方模块

在Python中，安装第三方模块，是通过包管理工具pip完成的。

PythonImaging Library是Python下非常强大的处理图像的工具库。基于PIL的Pillow项目开发非常活跃，并且支持最新的Python 3。

安装Pillow的命令就是：

pipinstall Pillow

耐心等待下载并安装后，就可以使用Pillow了。有了Pillow，处理图片易如反掌。随便找个图片生成缩略图：

>>>from PIL import Image

>>>im = Image.open('test.png')

>>>print(im.format, im.size, im.mode)

PNG(400, 300) RGB

>>>im.thumbnail((200, 100))

>>>im.save('thumb.jpg', 'JPEG')

其他常用的第三方库还有MySQL的驱动：mysql-connector-python，用于科学计算的NumPy库：numpy，用于生成文本的模板工具Jinja2，等等。

5. 模块搜索路径

当试图加载一个模块时，Python会在指定的路径下搜索对应的.py文件，如果找不到，就会报错：

>>>import mymodule

Traceback(most recent call last):

  File "<stdin>", line 1, in<module>

ImportError:No module named mymodule

默认情况下，Python解释器会搜索当前目录、所有已安装的内置模块和第三方模块，搜索路径存放在sys模块的path变量中：

>>>import sys

>>>sys.path

['','/Library/Frameworks/Python.framework/Versions/3.4/lib/python34.zip','/Library/Frameworks/Python.framework/Versions/3.4/lib/python3.4','/Library/Frameworks/Python.framework/Versions/3.4/lib/python3.4/plat-darwin','/Library/Frameworks/Python.framework/Versions/3.4/lib/python3.4/lib-dynload','/Library/Frameworks/Python.framework/Versions/3.4/lib/python3.4/site-packages']

如果要添加自己的搜索目录，有两种方法：

一是直接修改sys.path，添加要搜索的目录：

>>>import sys

>>>sys.path.append('/Users/michael/my_py_scripts')

这种方法是在运行时修改，运行结束后失效。

第二种方法是设置环境变量PYTHONPATH，该环境变量的内容会被自动添加到模块搜索路径中。设置方式与设置Path环境变量类似。注意只需要添加你自己的搜索路径，Python自己本身的搜索路径不受影响。