@Author : Roger TX ([email protected])
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一、Python 图形界面简介
1.1 什么是 GUI
Python 图形界面开发也叫 Python GUI 开发，通俗地讲，就是开发出带界面的客户端程序。
GUI 是 Graphics User Interface（图形用户界面）的缩写。在 GUI 中，并不只是输入文本和返回文本，用户可以看到窗口、按钮、文本框等组件，还可以通过鼠标和键盘操作应用。
GUI 是程序交互的一种不同的方式，使用 GUI 开发的程序，和命令行程序一样，都具有输入数据、处理数据和输出数据这 3 个基本要素，只不过，使用 GUI 开发的程序，它们的输入和输出方式更丰富，更有趣。
Python GUI 常用库
- Tkinter：Python官方内置的 GUI 库。
- wxPython：跨平台的 GUI 工具集，可以让 GUI 程序在不同的平台上显示平台对应的风格。
- PyQt：Python 编程语言和 Qt 库的成功融合，也能跨平台使用。
- PyGTK：基于老版本的 GTK+2 的库提供绑定，借助于底层 GTK+2 所提供的各种可视化元素和组件，主要适用于 Linux/UNIX 系统。
- Pywin32：可以像 VC 一样的形式使用 Python 开发 win32 应用。
- Kivy：开源库，它能够让使用相同源代码创建的程序实现跨平台运行。主要关注创新型用户界面开发，例如多点触摸应用程序。
- Flexx：一个纯 Python 工具包，可以用来创建图形化界面程序，还支持使用 Web 技术进行界面的渲染。
1.2 Python Tkinter GUI
Tkinter 有各种不同 GUI 组件如下图所示:
Tkinter 的 GUI 组件有两个根父类，它们都直接继承了 object 类：
- Misc：所有组件的根父类。
- Wm：主要提供了一些与窗口管理器通信的功能函数。
- Tk：代表应用程序的主窗口，通常都需要直接或间接使用该窗口类。
- BaseWidget：所有组件的基类，它还派生了一个子类 Widget。
- Widget：代表一个通用的 GUI 组件，Tkinter 所有的 GUI 组件都是 Widget 的子类。
- Pack、Place 和 Grid：布局管理器，它们负责管理所包含的组件的大小和位置。
Widget 的子类，各 GUI 组件的功能：
| Tkinter类 | 名称 | 简介 |
|---|---|---|
| Toplevel | 顶层 | 容器类，可用于为其他组件提供单独的容器；Toplevel 有点类似于窗口 |
| Button | 按钮 | 代表按钮组件 |
| Canvas | 画布 | 提供绘图功能，包括绘制直线、矩形、椭圆、多边形、位图等 |
| Checkbutton | 复选框 | 可供用户勾选的复选框 |
| Entry | 单行输入框 | 用户可输入内容 |
| Frame | 容器 | 用于装载其它 GUI 组件 |
| Label | 标签 | 用于显示不可编辑的文本或图标 |
| LabelFrame | 容器 | 也是容器组件，类似于Frame，但它支持添加标题 |
| Listbox | 列表框 | 列出多个选项，供用户选择 |
| Menu | 菜单 | 菜单组件 |
| Menubutton | 菜单按钮 | 用来包含菜单的按钮（包括下拉式、层叠式等） |
| OptionMenu | 菜单按钮 | Menubutton 的子类，也代表菜单按钮，可通过按钮打开一个菜单 |
| Message | 消息框 | 类似于标签，但可以显示多行文本；后来当 Label 也能显示多行文本之后，该组件基本处于废弃状态 |
| PanedWindow | 分区窗口 | 该容器会被划分成多个区域，每添加一个组件占一个区域，用户可通过拖动分隔线来改变各区域的大小 |
| Radiobutton | 单选钮 | 可供用户点边的单选钮 |
| Scale | 滑动条 | 拖动滑块可设定起始值和结束值，可显示当前位置的精确值 |
| Spinbox | 微调选择器 | 用户可通过该组件的向上、向下箭头选择不同的值 |
| Scrollbar | 滚动条 | 用于为组件（文本域、画布、列表框、文本框）提供滚动功能 |
| Text | 多行文本框 | 显示多行文本 |
1.3 第一个GUI程序
上面介绍了 GUI 组件，先不用太熟悉它们。下面来看一个简单的例子：
from tkinter import *
# 创建Tk对象，Tk代表窗口
root = Tk()
# 设置窗口标题
root.title('窗口标题')
# 创建Label对象，第一个参数指定该Label放入root
w = Label(root, text="Hello Tkinter!")
# 调用pack进行布局
w.pack()
# 启动主窗口的消息循环
root.mainloop()
这里创建了两个对象 Tk 和 Label。Tk 代表顶级窗口，Label 代表一个简单的文本标签，因此需要指定将该 Label 放在哪个容器内。程序在创建 Label 时第一个参数指定了 root，表明该 Label 要放入 root 窗口内。
二、Tkinter GUI编程
2.1 使用 Frame 创建 Tk 容器对象
Python 的 os 模块提供了一个 fork() 方法，该方法可以 fork 出来一个子进程。
from tkinter import *
# 定义继承Frame的Application类
class Application(Frame):
def __init__(self, master=None):
Frame.__init__(self, master)
self.pack()
# 调用initWidgets()方法初始化界面
self.initWidgets()
def initWidgets(self):
# 创建Label对象，第一个参数指定该Label放入root
w = Label(self)
# 创建一个位图
bm = PhotoImage(file = 'serial.png')
# 必须用一个不会被释放的变量引用该图片，否则该图片会被回收
w.x = bm
# 设置显示的图片是bm
w['image'] = bm
w.pack()
# 创建Button对象，第一个参数指定该Button放入root
okButton = Button(self, text="确定")
okButton['background'] = 'yellow'
okButton.configure(background='yellow')
okButton.pack()
# 创建Application对象
app = Application()
# Frame有个默认的master属性，该属性值是Tk对象（窗口）
print(type(app.master))
# 通过master属性来设置窗口标题
app.master.title('窗口标题')
# 启动主窗口的消息循环
app.mainloop()
程序创建了 Frame 的子类 Application，并在该类的构造方法中调用了 initWidges() 方法（这个方法可以是任意方法名），程序在 initWidgets() 方法中创建了两个组件，即 Label 和 Button。
w.x = bm
这行代码负责为 w 的 x 属性赋值。这行代码有什么作用呢？因为程序在 initWidgets() 方法中创建了 PhotoImage 对象，这是一个图片对象。当该方法结束时，如果该对象没有被其他变量引用，这个图片可能会被系统回收，此处由于 w（Label 对象）需要使用该图片，因此程序就让 w 的 x 属性引用该 PhotoImage 对象，阻止系统回收 PhotoImage 的图片。
2.2 GUI 组件的常见选项以及各自的含义
Tkinter GUI 组件除了 background、text 这些属性外，还有一些常用属性如下：
| 选项名（别名） | 含义 | 单位 | 典型值 |
|---|---|---|---|
| activebackground | 指定组件处于激活状态时的背景色 | color | 'gray25'或'#ff4400' |
| activeforeground | 指定组件处于激活状态时的前景色 | color | 'gray25'或'#ff4400' |
| anchor | 指定组件内的信息（比如文本或图片）在组件中如何显示。必须为下面的值之一：N、NE、E、SE、S、SW、W、NW或CENTER。比如NW（NorthWest）指定将信息显示在组件的左上角 | CENTER | |
| background(bg) | 指定组件正常显示时的背景色 | color | 'gray25'或'#ff4400' |
| bitmap | 指定在组件上显示该选项指定的位图，该选项值可以是Tk_GetBitmap接收的任何形式的位图。位图的显示方式受anchor、justify选项的影响。如果同时指定了bitmap和text，那么bitmap 覆盖文本；如果同时指定了bitmap 和image，那么image 覆盖bitmap | ||
| borderwidth | 指定组件正常显示时的3D边框的宽度，该值可以是Tk_GetPixels接收的任何格式 | pixel | 2 |
| cursor | 指定光标在组件上的样式。该值可以是Tk_GetCursors 接受的任何格式 | cursor | gumby |
| disabledforeground | 指定组件处于禁用状态时的前景色 | color | 'gray25'或'#ff4400' |
| font | 指定组件上显示的文本字体 | font | 'Helvetica'或('Verdana', 8) |
| foreground(fg) | 指定组件正常显示时的前景色 | color | 'gray'或'#ff4400' |
| highlightbackground | 指定组件在高亮状态下的背景色 | color | 'gray'或'#ff4400' |
| highlightcolor | 指定组件在高亮状态下的前景色 | color | 'gray'或'#ff4400' |
| highlightthickness | 指定组件在高亮状态下的周围方形区域的宽度，该值可以是Tk_GetPixels接收的任何格式 | pixel | 2 |
| height | 指定组件的高度，以font选项指定的字体的字符高度为单位，至少为1 | integer | 14 |
| image | 指定组件中显示的图像，如果设置了image 选项，它将会覆盖text、bitmap选项 | image | |
| justify | 指定组件内部内容的对齐方式，该选项支持LEFT（左对齐）、CENTER（居中对齐）或RIGHT（右对齐）这三个值 | constant | RIGHT |
| padx | 指定组件内部在水平方向上两边的空白，该值可以是Tk_GctPixels接收的任何格式 | pixel | 12 |
| pady | 指定组件内部在垂直方向上两地的空白，该值可以是Tk_GctPixels接收的任何格式 | pixel | 12 |
| relief | 指定组件的3D 效果，该选项支持的值包括RAISED、SUNKEN、FLAT、RIDGE、SOLID、GROOVE。该值指出组件内部相对于外部的外观样式，比如RAISED表示组件内部相对于外部凸起 | constant | GROOVE / RAISED |
| selectbackground | 指定组件在选中状态下的背景色 | color | 'gray'或'#ff4400' |
| selectborderwidth | 指定组件在选中状态下的3D边框的宽度，该值可以是Tk_GetPixels接收的任何格式 | pixel | 2 |
| selectforeground | 指定组在选中状态下的前景色 | color | 'gray'或'#ff4400' |
| state | 指定组件的当前状态。该选项支持NORMAL（正常）、DISABLE（禁用）这两个值 | constant | NORMAL |
| takefocus | 指定组件在键盘遍历（Tab 或 Shift+Tab）时是否接收焦点，将该选项设为 1 表示接收焦点；设为 0 表示不接收焦点 | boolean | 1或YES |
| text | 指定组件上显示的文本，文本显示格式由组件本身、anchor 及 justify 选项决定 | str | '确定' |
| textvariable | 指定一个变量名，GUI 组件负责显示该变量值转换得到的字符串，文本显示格式由组件本身、anchor 及 justify 选项决定 | variable | bnText |
| underline | 指定为组件文本的第几个字符添加下画线，该选项就相当于为组件绑定了快捷键 | integer | 2 |
| width | 指定组件的宽度，以font 选项指定的字体的字符高度为单位，至少为 1 | integer | 14 |
| wraplength | 对于能支持字符换行的组件，该选项指定每行显示的最大字符数，超过该数量的字符将会转到下行显示 | integer | 20 |
| xscrollcommand | 通常用于将组件的水平滚动改变（包括内容滚动或宽度发生改变）与水平滚动条的set方法关联，从而让组件的水平滚动改变传递到水平滚动条 | function | scroll.set |
| yscrollcommand | 通常用于将组件的垂直滚动改变（包括内容滚动或高度发生改变）与垂直滚动条的set 方法关联，从而让组件的垂直滚动改变传递到垂直滚动条 | function | scroll.set |
三、Python 打包
3.1 常用的 Python 打包工具
本章将介绍两个常用的 Python 打包工具，分别是「zipapp」和「PyInstaller」。
- zipapp 模块主要用于将 Python 应用打包成一个 .pyz 文件。同时，无论开发 Python 应用时有多少源文件和依赖包，使用 zipapp 都可以将它们打包成一个 .pyz 文件，不足之处是该文件依然需要 Python 环境来执行。
- PyInstaller 工具则更强大，它可以直接将 Python 程序打包成可执行程序，前该工具跨平台，使用非常方便。使用 PyInstaller 打包出来的程序，完全可以被分发到对应平台的的目标机器上直接运行，无须在目标机器上安装 Python 解释器环境。
3.2 Python zipapp直接打包
zipapp 是一个可以直接运行的模块，该模块用于将单个 Python 文件或整个目录下的所有文件打包成可执行的档案包。
zipapp 模块的命令行语法如下：
python -m zipapp source [options]
该命令的 options 支持如下选项：
-
-o，--output=：应选项指定输出档案包的文件名。如果不指定该选项，所生成的档案包的文件名默认为 source 参数值，并加上 .pyz 后缀。 -
-p，--python=：改选项用于指定 Python 解释器。 -
-m，--main=：该选项用于指定 Python 程序的入口函数。该选项应该为 pkg.mod:fn 形式，其中 pkg.mod 是一个档案包中的包或模块，fn 是指定模块中的函数。如果不指定该选项，则默认从模块中的__main__.py文件开始执行。 -
-c，--compress：从 Python 3.7 开始支持该选项。该选项用于指定是否对档案包进行压缩来减小文件的大小，默认是不压缩。 -
--info：该选项用于在诊断时显示档案包中的解释器。 -
-h，--help：该选项用于显示 zipapp 模块的帮助信息。
举例说明：
python -m zipapp app -o first.pyz -m "app:main"
上面命令指定将当前目录下的 app 子目录下的所有 Python 源文件打包成一个档案包，并通过 -o 选项指定所生成的档案包的文件名为 first.pyz；-m 选项指定使用 app.py 模块中的 main 函数作为程序入口。
3.3 Python zipapp打包独立应用（包含第三方包）
在 app 所在目录下创建一个 dbapp 子目录，该子目录将会作为本应用的目录。接下来在 dbapp 目录下新建一个 __main__.py 文件作为程序入口，这样程序在打包档案包时就不需要指定程序入口了。
下面是 __main__.py 文件的代码：
from exec_select import *
# 执行query_db()函数
query_db()
exec_select.py 包含代码如下：
# 导入访问MySQL的模块
import mysql.connector
def query_db():
......
按照如下步骤将 dbapp 子目录下的应用打包成独立应用：
-
通过命令行工具在dbapp当前所在目录执行如下命令：
python -m pip install -r requirements.txt --target dbapp
上面命令实际上就是使用 pip 模块来安装模块:
- python -m pip install 表示要安装模块。
- --target 选项指定将模块安装到指定目录下，此处指定将依赖模块安装到 dbapp 子目录下。
- -r 选项指定要安装哪些模块，此处使用 requirements.txt 文件列出要安装的模块和包。-r 选项支持两个值：直接指定要安装的模块或包；使用清单文件指定要安装的模块和包。
如果 pip 在 dbapp 子目录下生成了 .dist-info 目录，则建议删除该目录。
-
使用 zipapp 模块执行打包操作。由于本例的 dbapp 子目录下包含了
__main__.py文件，该文件将会作为程序入口，因此打包时不需要指定 -m 选项。使用如下命令来打包：python -m zipapp dbapp
3.4 Python PyInstaller安装和使用
Python 默认并不包含 PyInstaller 模块，因此需要自行安装 PyInstaller 模块。
pip install pyinstaller
不管这个 Python 应用是单文件的应用，还是多文件的应用，只要在使用 pyinstaller 命令时编译作为程序入口的 Python 程序即可。
PyInstaller 工具生成可执行程序的语法如下：
pyinstaller 选项 Python 源文件
| 选项 | 说明 |
|---|---|
| -F，-onefile | 产生单个的可执行文件 |
| -D，--onedir | 产生一个目录（包含多个文件）作为可执行程序 |
| -h，--help | 查看该模块的帮助信息 |
| -a，--ascii | 不包含 Unicode 字符集支持 |
| -d，--debug | 产生 debug 版本的可执行文件 |
| -w，--windowed，--noconsolc | 指定程序运行时不显示命令行窗口（仅对 Windows 有效） |
| -c，--nowindowed，--console | 指定使用命令行窗口运行程序（仅对 Windows 有效） |
| -o DIR，--out=DIR | 指定 spec 文件的生成目录。如果没有指定，则默认使用当前目录来生成 spec 文件 |
| -p DIR，--path=DIR | 设置 Python 导入模块的路径（和设置 PYTHONPATH 环境变量的作用相似）。也可使用路径分隔符（Windows 使用分号，Linux 使用冒号）来分隔多个路径 |
| -n NAME，--name=NAME | 指定项目（产生的 spec）名字。如果省略该选项，那么第一个脚本的主文件名将作为 spec 的名字 |
下面看示例
exec_select.py 文件包含的代码如下：
# 导入访问MySQL的模块
import mysql.connector
def query_db():
# ①、连接数据库
conn = conn = mysql.connector.connect(user='root', password='123456',
host='localhost', port='3306',
database='python', use_unicode=True)
# ②、获取游标
c = conn.cursor()
# ③、调用执行select语句查询数据
c.execute('select * from user_tb where user_id > %s', (2,))
# 通过游标的description属性获取列信息
description = c.description
# 使用fetchall获取游标中的所有结果集
rows = c.fetchall()
# ④、关闭游标
c.close()
# ⑤、关闭连接
conn.close()
return description, rows
mian.py 文件包含的代码如下：
from exec_select import *
from tkinter import *
def main():
description, rows = query_db()
# 创建窗口
win = Tk()
win.title('数据库查询')
# 通过description获取列信息
for i, col in enumerate(description):
lb = Button(win, text=col[0], padx=50, pady=6)
lb.grid(row=0, column=i)
# 直接使用for循环查询得到的结果集
for i, row in enumerate(rows):
for j in range(len(row)):
en = Label(win, text=row[j])
en.grid(row=i+1, column=j)
win.mainloop()
if __name__ == '__main__':
main()
执行打包命令：
Pyinstaller -F -w main.py