python基礎--自定義模組、import、from......import......

AndreasZhou發表於2020-07-02
PythonImport

自定義模組、import、from......import......

1）模組的定義和分類

1.模組是什麼？

我們知道一個函式封裝了一個功能，軟體可能是有多個函式組成的。我們說一個函式就是一個功能，那麼把一些常用的函式放在一個py檔案中，那麼這個檔案就稱之為模組。模組就是一些列常用功能的集合體。

什麼是模組：本質就是.py檔案，封裝語句的最小單位。

2.為什麼要使用模組

  1. 從檔案級別組織程式，更方便管理 隨著程式的發展，功能越來越多，為了方便管理，我們通常將程式分成一個個的檔案，這樣做程式的結構更清晰，方便管理。這時我們不僅僅可以把這些檔案當做指令碼去執行，還可以把他們當做模組來匯入到其他的模組中，實現了功能的重複利用
  2. 拿來主義，提升開發效率 同樣的原理，我們也可以下載別人寫好的模組然後匯入到自己的專案中使用，這種拿來主義，可以極大地提升我們的開發效率，避免重複造輪子。

ps：人們常說的指令碼是什麼？

如果你退出python直譯器然後重新進入，那麼你之前定義的函式或者變數都將丟失，因此我們通常將程式寫到檔案中以便永久儲存下來，需要時就通過python test.py方式去執行，此時test.py被稱為指令碼script。

所以，指令碼就是一個python檔案，比如你之前寫的購物車，模擬部落格園登入系統的檔案等等。

3.模組的分類

Python語言中，模組分為三類。

第一類：內建模組，也叫做標準庫。此類模組就是python直譯器給你提供的，比如我們之前見過的time模組,os模組。標準庫的模組非常多（200多個，每個模組又有很多功能），我們這幾天就講常用的十幾種，後面課程中還會陸續的講到。

第二類：第三方模組，第三方庫。一些python大神寫的非常好用的模組，必須通過pip install 指令安裝的模組，比如BeautfulSoup, Django,等等。大概有6000多個。

第三類：自定義模組。我們自己在專案中定義的一些模組。

我們先定義一個模組，定義一個模組其實很簡單就是寫一個檔案，裡面寫一些程式碼（變數，函式）即可。此檔案的名字為tbjx.py，檔案內容如下：

print('from the tbjx.py')
name = '太白金星'

def read1():
    print('tbjx模組：',name)

def read2():
    print('tbjx模組')
    read1()

def change():
    global name
    name = 'barry'

2）自定義模組

自定義模組：定義一個模組其實很簡單就是寫一個檔案，裡面寫一些程式碼（變數，函式）即可。此檔案的名字為tbjx.py，檔案內容如下：
模組中出現的變數，for迴圈，if結構，函式定義。。。。稱為模組的成員。

自定義模組：實際上就是定義.py檔案，其中可以包含：變數定義，可執行語句，for迴圈，函式定義等等，他們
統稱模組的成員

模組的執行方式：
1.指令碼方式：python xxx.py（直接用直譯器執行） 或者在pycharm軟體run執行（右鍵執行）
2.模組方式：被其它的模組匯入。為匯入它的模組提供資源（變數，函式定義，類定義等）。

# b.py檔案
# 可執行語句
a = 1
print(a)
for x in range(10):
    print(x)
# 函式的定義
def f():
    print('hello world')
f()

自定義模組被其他模組匯入時，其中的可執行語句會立即執行。
但是函式的定義和類的定義等是不會立即執行的。

但是我們在實際的開發的過程中，不是我們import模組就執行了。

而是在實際開發的時候用到什麼就執行什麼。

所以在模組中，我們一般不會寫可執行語句，而是寫變數的定義，函式定義和類定義等不會立即執行的語句。

我們在實際的時候，不能直接可執行語句，只有變數、函式、類定義等等。被其它的模組匯入。為匯入它的模組提供資源（變數，函式定義，類定義等）。

# test_import.py檔案
import b
# 輸出的結果為：
'''
1
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
hello world
'''
# import bb # ModuleNotFoundError: No module named 'bb'

我們再看一下下面這個例子，我們沒有寫可執行語句，而是變數、函式、類等的定義，不會再import時，就直接執行。

# b.py檔案
# 可執行語句
a = 1
# 函式的定義
def f():
    print('hello world')

import b
print(b.a)
b.f()
print(b.f())
'''
輸出的結果為：
1
hello world
hello world
None
'''

python中提供一種可以判斷自定義模組是屬於開發階段還是使用階段。'name'

系統匯入模組的路徑

1.記憶體中：如果之前成功匯入過某個模組，直接使用已經存在的模組

2.內建路徑中：安全路徑下：Lib

PYTHONPATH：import是尋找模組的路徑

3.sys.path:是一個路徑的列表

如果三個都找不到，就報錯。

動態修改sys.path

os.path.dirname():獲取到某一個檔案的父路徑。

通常獲取當前指令碼（模組）的相對位置，可以獲取到每一個檔案。

# 檢視sys.path內容
# import sys
# print(sys.path)

# 新增b.py所在的路徑到sys.path中
# import sys
# sys.path.append(r'D:\Program Files (x86)\DjangoProjects\basic\day15\bbb')
# import bb
# print(bb.a) # 輸出的結果為：get it
# # 使用相對位置找到bbb資料夾中的bb
# print(__file__) # 獲取當前檔案的絕對路徑；D:/Program Files (x86)/DjangoProjects/basic/day15/test_imoirt.py
# # 使用os模組獲取一個路徑的父路徑
# import os
# print(os.path.dirname(__file__)) # 獲取當前檔案的父路徑 D:/Program Files (x86)/DjangoProjects/basic/day15
# print(os.path.dirname(__file__)+r'/bbb') # D:/Program Files (x86)/DjangoProjects/basic/day15/bbb
import sys
import os
sys.path.append(os.path.dirname(__file__)+'/bbb')

a = 1
def main():
    print(a)
    for x in range(3):
        print(x)
    f()

# __name__屬性的使用。
if __name__ == '__main__':
    main()
'''
輸出的結果為：
1
0
1
2
hello world
'''

'''
__name__屬性的使用:
在指令碼方式執行的時候：__name__是固定的字串：__main__
在模組匯入執行的時候，__name__就是被匯入模組的名字，沒有檔案的字尾名.py。
在模組方式匯入時，__name__就是本模組的名字。
通過__name__屬性，我們就可以決定可執行檔案中的語句該不該被執行。
'''

'''
自定義模組
'''
# age = 10
#
#
# def f1():
#     print('hello')
#
#
# # 測試函式，在開發階段，對本模組中的功能進行測試。
# # 這個測試函式一般我們是寫成main函式的形式。
# def main():
#     print(age)
#     f1()
#
#
# # 可以快速生成。
# if __name__ == '__main__':
#     main()
'''
對於一個新的py檔案或者是一個新的模組時，我們一上來要寫下面兩個東西.
然後根據自己的需求，去寫這個模組對應的別的東西。例如變數的定義，函式的定義等等
'''
def main():
    pass
if __name__ == '__main__':
    main()

Python中引用模組是按照一定的規則以及順序去尋找的，這個查詢順序為：先從記憶體中已經載入的模組進行尋找找不到再從內建模組中尋找，內建模組如果也沒有，最後去sys.path中路徑包含的模組中尋找。它只會按照這個順序從這些指定的地方去尋找，如果最終都沒有找到，那麼就會報錯。

記憶體中已經載入的模組->內建模組->sys.path路徑中包含的模組

模組的查詢順序

  1. 在第一次匯入某個模組時（比如tbjx），會先檢查該模組是否已經被載入到記憶體中（當前執行檔案的名稱空間對應的記憶體），如果有則直接引用（ps：python直譯器在啟動時會自動載入一些模組到記憶體中，可以使用sys.modules檢視）
  2. 如果沒有，直譯器則會查詢同名的內建模組
  3. 如果還沒有找到就從sys.path給出的目錄列表中依次尋找tbjx.py檔案。

需要特別注意的是：我們自定義的模組名不應該與系統內建模組重名。雖然每次都說，但是仍然會有人不停的犯錯

#在初始化後，python程式可以修改sys.path,路徑放到前面的優先於標準庫被載入。

> > > import sys
> > > sys.path.append('/a/b/c/d')
> > > sys.path.insert(0,'/x/y/z') #排在前的目錄，優先被搜尋
> > > 注意：搜尋時按照sys.path中從左到右的順序查詢，位於前的優先被查詢，sys.path中還可能包含.zip歸檔檔案和.egg檔案，python會把.zip歸檔檔案當成一個目錄去處理，

#首先製作歸檔檔案：zip module.zip foo.py bar.py 
import sys
sys.path.append('module.zip')
import foo,bar

#也可以使用zip中目錄結構的具體位置
sys.path.append('module.zip/lib/python')

#windows下的路徑不加r開頭，會語法錯誤
sys.path.insert(0,r'C:\Users\Administrator\PycharmProjects\a')

#至於.egg檔案是由setuptools建立的包，這是按照第三方python庫和擴充套件時使用的一種常見格式，.egg檔案實際上只是新增了額外後設資料(如版本號，依賴項等)的.zip檔案。

#需要強調的一點是：只能從.zip檔案中匯入.py，.pyc等檔案。使用C編寫的共享庫和擴充套件塊無法直接從.zip檔案中載入（此時setuptools等打包系統有時能提供一種規避方法），且從.zip中載入檔案不會建立.pyc或者.pyo檔案，因此一定要事先建立他們，來避免載入模組是效能下降。

接下來我們就開始講解python常用的內建模組，由於Python常用的模組非常多，我們不可能將所有的模組都講完， 所以只針對於工作中經常用到模組進行講解。剩下的模組可以在課餘時間自學。

3）import使用

1.import使用

import 翻譯過來是一個匯入的意思。

這裡一定要給同學強調那個檔案執行檔案，和哪個檔案是被執行模組。

模組可以包含可執行的語句和函式的定義，這些語句的目的是初始化模組，它們只在模組名第一次遇到匯入import語句時才執行（import語句是可以在程式中的任意位置使用的,且針對同一個模組很import多次,為了防止你重複匯入，python的優化手段是：第一次匯入後就將模組名載入到記憶體了，後續的import語句僅是對已經載入到記憶體中的模組物件增加了一次引用，不會重新執行模組內的語句），如下 import tbjx #只在第一次匯入時才執行tbjx.py內程式碼,此處的顯式效果是隻列印一次'from the tbjx.py',當然其他的頂級程式碼也都被執行了,只不過沒有顯示效果.

image-20200702180526449 
程式碼示例：
import tbjx
import tbjx
import tbjx
import tbjx
import tbjx

執行結果：只是列印一次：
from the tbjx.py

2.第一次匯入模組執行三件事

  • 建立一個以模組名命名的名稱空間。

  • 執行這個名稱空間（即匯入的模組）裡面的程式碼。

  • 通過此模組名. 的方式引用該模組裡面的內容（變數，函式名，類名等）。 這個名字和變數名沒什麼區別，都是‘第一類的’，且使用tbjx.名字的方式可以訪問tbjx.py檔案中定義的名字，tbjx.名字與test.py中的名字來自兩個完全不同的地方。

    ps：重複匯入會直接引用記憶體中已經載入好的結果

3. 被匯入模組有獨立的名稱空間

每個模組都是一個獨立的名稱空間，定義在這個模組中的函式，把這個模組的名稱空間當做全域性名稱空間，這樣我們在編寫自己的模組時，就不用擔心我們定義在自己模組中全域性變數會在被匯入時，與使用者的全域性變數衝突。

示例：

image-20200702180415720 
當前是meet.py

import tbjx.py
name = 'alex'
print(name)
print(tbjx.name)
'''
from the tbjx.py
alex
太白金星
'''

def read1():
    print(666)
tbjx.read1()
'''
from the tbjx.py
tbjx模組： 太白金星
'''

name = '日天'
tbjx.change()
print(name)
print(tbjx.name)
'''
from the tbjx.py
日天
barry
'''

4.為模組起別名

1. 好處可以將很長的模組名改成很短,方便使用.

import tbjx as t
t.read1()
from xxx import xxx as xxx

​ 2. 有利於程式碼的擴充套件和優化。

#mysql.py
def sqlparse():
    print('from mysql sqlparse')
#oracle.py
def sqlparse():
    print('from oracle sqlparse')

#test.py
db_type=input('>>: ')
if db_type == 'mysql':
    import mysql as db
elif db_type == 'oracle':
    import oracle as db

db.sqlparse()

5.匯入多個模組

我們以後再開發過程中，免不了會在一個檔案中，匯入多個模組，推薦寫法是一個一個匯入。

import os,sys,json   # 這樣寫可以但是不推薦
推薦寫法
import os
import sys
import json

　　多行匯入：易於閱讀 易於編輯 易於搜尋 易於維護。

4)from......import......

1.from......import......使用

from ... import ... 的使用示例。
from tbjx import name, read1
print(name)
read1()
'''
執行結果：
from the tbjx.py
太白金星
tbjx模組： 太白金星
'''

2.from...import... 與import對比

唯一的區別就是：使用from...import...則是將spam中的名字直接匯入到當前的名稱空間中，所以在當前名稱空間中，直接使用名字就可以了、無需加字首：tbjx.

from...import...的方式有好處也有壞處

好處：使用起來方便了

壞處：容易與當前執行檔案中的名字衝突

示例演示：

  1. 執行檔案有與模組同名的變數或者函式名，會有覆蓋效果。
name = 'oldboy'
from tbjx import name, read1, read2
print(name)  
'''
執行結果：
太白金星
'''
----------------------------------------
from tbjx import name, read1, read2
name = 'oldboy'
print(name)  

'''
執行結果：
oldboy
'''
----------------------------------------
def read1():
    print(666)
from tbjx import name, read1, read2
read1()
'''
執行結果：
tbjx模組： 太白金星
'''
----------------------------------------
from tbjx import name, read1, read2
def read1():
    print(666)
read1()
'''
執行結果：
tbjx模組： 666
'''

　2. 當前位置直接使用read1和read2就好了，執行時，仍然以tbjx.py檔案全域性名稱空間

#測試一：匯入的函式read1，執行時仍然回到tbjx.py中尋找全域性變數 'alex'
#test.py
from tbjx import read1
name = 'alex'
read1()
'''
執行結果:
from the spam.py
spam->read1->name = '太白金星'
'''

#測試二:匯入的函式read2，執行時需要呼叫read1(),仍然回到tbjx.py中找read1()
#test.py
from tbjx import read2
def read1():
    print('==========')
read2()

'''
執行結果:
from the tbjx.py
tbjx->read2 calling read
tbjx->read1->tbjx 'barry'
'''
通過這種方式引用模組也可以對模組進行改名。
from tbjx import read1 as read
read()

3.一行匯入多個

from tbjx import read1,read2,name

4.from......import*

from spam import * 把tbjx中所有的不是以下劃線(_)開頭的名字都匯入到當前位置

大部分情況下我們的python程式不應該使用這種匯入方式，因為*你不知道你匯入什麼名字，很有可能會覆蓋掉你之前已經定義的名字。而且可讀性極其的差，在互動式環境中匯入時沒有問題。

可以使用all來控制*（用來發布新版本），在tbjx.py中新增一行

__all__=['money','read1'] #這樣在另外一個檔案中用from spam import *就這能匯入列表中規定的兩個名字

5.模組迴圈匯入問題

模組迴圈/巢狀匯入丟擲異常的根本原因是由於在python中模組被匯入一次之後，就不會重新匯入，只會在第一次匯入時執行模組內程式碼

在我們的專案中應該儘量避免出現迴圈/巢狀匯入，如果出現多個模組都需要共享的資料，可以將共享的資料集中存放到某一個地方在程式出現了迴圈/巢狀匯入後的異常分析、解決方法如下（瞭解，以後儘量避免）

示範檔案內容如下

#建立一個m1.py
print('正在匯入m1')
from m2 import y

x='m1'

#建立一個m2.py
print('正在匯入m2')
from m1 import x

y='m2'

#建立一個run.py
import m1

#測試一
執行run.py會丟擲異常
正在匯入m1
正在匯入m2
Traceback (most recent call last):
  File "/Users/linhaifeng/PycharmProjects/pro01/1 aaaa練習目錄/aa.py", line 1, in <module>
    import m1
  File "/Users/linhaifeng/PycharmProjects/pro01/1 aaaa練習目錄/m1.py", line 2, in <module>
    from m2 import y
  File "/Users/linhaifeng/PycharmProjects/pro01/1 aaaa練習目錄/m2.py", line 2, in <module>
    from m1 import x
ImportError: cannot import name 'x'


#測試一結果分析
先執行run.py--->執行import m1，開始匯入m1並執行其內部程式碼--->列印內容"正在匯入m1"
--->執行from m2 import y 開始匯入m2並執行其內部程式碼--->列印內容“正在匯入m2”--->執行from m1 import x,由於m1已經被匯入過了，所以不會重新匯入，所以直接去m1中拿x，然而x此時並沒有存在於m1中，所以報錯


#測試二:執行檔案不等於匯入檔案，比如執行m1.py不等於匯入了m1
直接執行m1.py丟擲異常
正在匯入m1
正在匯入m2
正在匯入m1
Traceback (most recent call last):
  File "/Users/linhaifeng/PycharmProjects/pro01/1 aaaa練習目錄/m1.py", line 2, in <module>
    from m2 import y
  File "/Users/linhaifeng/PycharmProjects/pro01/1 aaaa練習目錄/m2.py", line 2, in <module>
    from m1 import x
  File "/Users/linhaifeng/PycharmProjects/pro01/1 aaaa練習目錄/m1.py", line 2, in <module>
    from m2 import y
ImportError: cannot import name 'y'


#測試二分析
執行m1.py，列印“正在匯入m1”，執行from m2 import y ，匯入m2進而執行m2.py內部程式碼--->列印"正在匯入m2"，執行from m1 import x，此時m1是第一次被匯入，執行m1.py並不等於匯入了m1，於是開始匯入m1並執行其內部程式碼--->列印"正在匯入m1"，執行from m1 import y，由於m1已經被匯入過了，所以無需繼續匯入而直接問m2要y，然而y此時並沒有存在於m2中所以報錯

# 解決方法:
方法一:匯入語句放到最後
#m1.py
print('正在匯入m1')

x='m1'

from m2 import y

#m2.py
print('正在匯入m2')
y='m2'

from m1 import x

方法二:匯入語句放到函式中
#m1.py
print('正在匯入m1')

def f1():
    from m2 import y
    print(x,y)

x = 'm1'

# f1()

#m2.py
print('正在匯入m2')

def f2():
    from m1 import x
    print(x,y)

y = 'm2'

#run.py
import m1
m1.f1()

5）import和from......import......總結

# 匯入模組的多種方式：
# import xxx匯入一個模組的所有成員
# import aaa,bbb,....一次性匯入多個模組的成員，不推薦這種寫法，分開寫比較好。因人而異。import os,sys等
# from xxx import aaa.. 從某個模組中匯入指定的成員。最大化利用。有用就匯入，沒有使用我們就不用去匯入。
# from xxx import a,b,c 從某個模組中匯入多個成員。
# from xxx import * 從某個模組彙總匯入所有成員。
# import xxx 和 from xxx import *
# 第一種方式在使用其中成員時，必須使用模組名作為前提。不容易產生命名衝突
# 第二種方式在使用其中成員時，不用使用模組名作為前提，直接使用成員名即可。容易產生命名衝突，在後面定義的成員生效，把前面的覆蓋了。
# 怎麼解決名稱衝突的問題
# 改用import xxx 這種方式匯入
# 自己避免使用同名(alias的縮寫)
# 使用別名解決衝突 from xxx import xxx as xxx
#
# 也可以給模組起別名 import my_module as m  import xxx as xxx,為了方便簡化書寫。


# from xxx import * 控制成員被匯入(__all__只是適合控制這一種匯入成員的方式，其餘方式都是不可以用的)
# 預設情況下，所有的成員都會被匯入
# __all__是一個列表，用於表示本模組可被外界使用的成員。元素是成員名組成的字串。
# __all__ = []
# __all__ = [
#     'age',
#     'age2'
# ]

# 相對匯入：相對匯入時匯入的是同專案下的模組。
# 只有一種的匯入的方式
# from xxx import xxx

# import os
# import sys
# # 把專案所在的父路徑加到sys.path中，python的直譯器中。os是作業系統相關的路徑。
# sys.path.append(os.path.dirname(__file__))
# from xx.y import yy
# print(yy.age2)

# # 使用相對位置找到bbb資料夾中的bb
# print(__file__) # 當前檔案的絕對路徑；D:/Program Files (x86)/DjangoProjects/basic/day15/test_imoirt.py
# # 使用os模組獲取一個路徑的父路徑
# import os
# print(os.path.dirname(__file__)) # 獲取當前檔案的父路徑 D:/Program Files (x86)/DjangoProjects/basic/day15
# print(os.path.dirname(__file__)+r'/bbb') # D:/Program Files (x86)/DjangoProjects/basic/day15/bbb

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