Python——— 模块

（一）模块化(module)程序设计理念

模块和包概念的进化史

① Python程序由模块组成。一个模块对应 python 源文件，一般后缀名是： .py

② 模块由语句组成。运行Python 程序时，按照模块中语句的顺序依次执行

③ 语句是Python程序的构造单元，用于创建对象、变量赋值、调用函数、控制语句等

“量变引起质变”

量变引起质变，从本质上理解，随着数量的增加，管理方式会发生本质的变化；旧的管理方式完全不适合，必须采用新的管理方式。

程序越来越复杂，语句多了，怎么管理？很自然的，我们会将实现同一个功能的语句封装到

函数中，统一管理和调用，于是函数诞生了。

程序更加复杂，函数和变量多了，怎么管理？同样的思路，“ 物以类聚 ” ，我们将同一类型对

象的 “ 数据和行为 ” ，也就是 “ 变量和函数 ” ，放到一起统一管理和调用，于是 “ 类和对象 ” 诞生了。

程序继续复杂，函数和类更加多了，怎么办？好，我们将实现类似功能的函数和类统统放到

一个模块中，于是 “ 模块 ” 诞生了。

程序还要复杂，模块多了，怎么办？于是，我们将实现类似功能的模块放到一起，于是“包 ”

就诞生了。

标准库模块(standard library)

与函数类似，模块也分为标准库模块和用户自定义模块。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。

为什么要模块化编程（好处）

模块(module) 对应于 Python 源代码文件 (.py 文件 ) 。模块中可以定义变量、函数、类、普通语句。这样，我们可以将一个Python 程序分解成多个模块，便于后期的重复应用。

模块化编程（Modular Programming ）将一个任务分解成多个模块。每个模块就像一个积木一样，便于后期的反复使用、反复搭建。

模块化编程有如下几个重要优势：

便于将一个任务分解成多个模块，实现团队协同开发，完成大规模程序

实现代码复用。一个模块实现后，可以被反复调用

可维护性增强

模块化编程的流程

模块化编程的一般流程：

设计 API ，进行功能描述。

编码实现 API 中描述的功能。

在模块中编写测试代码，并消除全局代码。

使用私有函数实现不被外部客户端调用的模块函数。

模块的 API 和功能描述要点

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。可以通过help( 模块名 ) 查看模块的 API 。一般使用时先导入模块，然后通过help 函数查看。也可以在 python 的 api 文档中查询。首先进入 python 的安装目录下的docs 子目录：

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。例如：

包package

包(package)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：

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

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。

pycharm中创建包

在pycharm 开发环境中创建包，非常简单。在要创建包的地方单击右键： New -- >Python package 即可。 pycharm 会自动帮助我们生成带有 __init__.py 文件的包。

导入包操作和本质

上一节中的包结构，我们需要导入 module_AA.py 。方式如下：

import a.aa.module_AA

在使用时，必须加完整名称来引用，比如： a.aa.module_AA.fun_AA()

from a.aa import module_AA

在使用时，直接可以使用模块名。比如： module_AA.fun_AA()

from a.aa.module_AA import fun_AA 直接导入函数

在使用时，直接可以使用函数名。比如： fun_AA()

注意：

from package import item 这种语法中， item 可以是包、模块，也可以是函数、类、变量。

import item1.item2 这种语法中， item 必须是包或模块，不能是其他。

导入包的本质其实是“ 导入了包的 __init__.py ” 文件。也就是说， import pack1 意味着执行了包 pack1 下面的 __init__.py 文件。这样，可以在 __init__.py 中批量导入我们需要的模块，而不再需要一个个导入。

init.py 的核心作用：

作为包的标识，不能删除。

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。

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。Python 解决方案是提供一个明确的包索引。

这个索引由 __init__.py 定义 __all__ 变量，该变量为一个列表，如上例 a 包下的 __init__.py 中，可定义 __all__ = ["module_A","module_A2"] 这意味着， from sound.effects import * 会从对应的包中导入以上两个子模块；