模块基础——模块简介、模块导入方式、模块查找顺序

模块简介

• 什么是模块？

  模块就是一系列功能的集合。在python中，一个py文件就是一个模块，文件名为mytest.py，则模块名为mytest，导入模块就可以引用模块中已经写好的功能和变量。

• 为什么要使用模块？

  使用模块的目的是为了提高开发效率，站在巨人的肩膀上进行开发，保证了代码的重用性，又增加了程序的可维护性。

• 模块的分类？

  1. 内置模块：在python解释器中已经存在的，例如time模块等。
  2. 第三方模块：别人已经写到的功能，并且在网上公开给其他开发者使用的。
  3. 自定义模块：就是自己写的，自己来用的模块。

• 模块的表现形式？

  1. 使用python编写的代码（.py文件），一个py文件就是一个模块。
  2. 已经被编译为共享库或者DLL的C或C++扩展。
  3. 包含多个py文件的文件夹叫作包，包也是模块。
  4. 使用C编写并链接到python解释器的内置模块。

模块的使用

​ 使用模块的目的是为了提高开发的效率，那么我们该如何导入模块来供我们使用呢？下面介绍模块的导入方式。

import句式

​ 通过import加模块名，则表示对模块的导入。

有如下代码文件：

# test1.py  导入文件
num = 100
def get_num():
    print(x)
    
def change():
    global num
    num = 0

# start.py  执行文件
# 在学习模块的时候，首先分清楚谁是执行文件，谁是导入文件
import test1  # 导入的模块test1，注意不要加后缀

num = 200
x = test1.num  # 引用模块test1中num的值赋值给当前名称空间中的变量x
print(x)
test1.get_num()  # 调用模块test1中的get_num()函数
test1.change()  # 调用模块test1中的change()函数

• 模块被导入时注意：

  模块会执行，但是导入多次，只会执行一次。

• 模块首次导入时发生了哪些事？

  1. 运行执行文件，产生一个执行文件的全局名称空间。
  2. 运行被导入文件，产生一个模块的全局名称空间。
  3. 模块中的名字放入到模块的名称空间中。
  4. 在执行文件的名称空间中有一个test1的名称指向模块的名称空间。

  图解：
  

  注意：在start.py的名称空间中有与test1.py的名称空间中有相同的名字，但是在使用模块名称空间中的名字时，会通过test1.加名字来引用，所以不会出现名称冲突的问题。

from…import…句式

​ from…import…与import语句基本一致，唯一不同的是：使用import test1导入模块后，引用模块中的名字都需要加上test1.作为前缀，而使用from test1 import num,get_num,change来导入,start则可以在当前执行文件中直接引用模块test1中的名字，如下代码所示：

from test1 import num
from test1 import get_num,change

print(num)
get_num()
change()

• 使用from…import…导入模块时注意：

  文件作为模块被导入时，模块文件会执行。

• from…import句式首次被导入时发生了什么？

  1. 产生一个执行文件的名称空间。
  2. 运行导入文件。
  3. 产生一个导入文件的名称空间。
  4. 在执行文件中产生num，get_num, change，执行导入文件中的相应变量。导入文件中的名称若没有被导入，在执行文件中就无法使用，若要使用，则必须再次导入该名称。

• 连续导入：

  from test1 import num,get_num,change

模块的补充知识

• 使用as来起别名

  as既可以给模块起别名，也可以给模块中的某一个名字其别名

  示例：

  # my_first_model.py
  num = 100
  def get_num():
      print(x)
      
  def change():
      global num
      num = 0
      
  # start.py
  import my_first_model as model
  print(model.num)
  model.get_num()
  model.change()
  
  from test1 import num as a
  print(a)
  

• 连续导入

  可以一个句式导入多个模块，每个模块之间用逗号隔开。

  示例：

  # 方式一：
  import time
  import os
  import sys
  
  # 方式二：
  import time,os,sys
  

• 通用导入

  在使用from…import…句式时，可以使用*号来表示导入模块中的所有名称。

from test1 import *

print(num)
get_num()
change()

注意：模块的编写者可以通过在自己的文件中定义__all__变量来控制*号代表的意思。

# first.py
num = 100
def get_num():
    print(x)
    
def change():
    global num
    num = 0
__all__ = ['num','get_num']   



# start.py
from first import *
print(num)  # 可用
get_num() # 可用
change()  # 不可用

判断文件类型

​ 因为一个python文件，可以是执行文件，也可以是被导入文件，那么我们该如何来区分呢？python中通过__name__的内容来进行区分。

​ 注意：

​ 如果在执行文件中，__name__的值是__main__,并且是字符串类型。

​ 如果作为模块时，__name__的值被赋予模块名。

作为模块的开发者，可以在文件末尾基于__name__在不同应用场景下的值的不同来控制文件执行不同的逻辑。

# test.py
if __name__ == '__main__':
    test.py被当做脚本执行时运行的代码
else:
    test.py被当做模块导入时运行的代码

循环导入问题

​ 循环导入指的是在一个模块导入的过程中导入另外一个模块，而在另外一个模块中又返回来导入第一个模块中的名字，由于第一个模块尚未加载完毕，所以引用失败、抛出异常，究其根源就是在python中，同一个模块只会在第一次导入时执行其内部代码，再次导入该模块时，即便是该模块尚未完全加载完毕也不会去重复执行内部代码。我们从以下例子来做出分析：

# m1.py
print('正在导入m1')
from m2 import y

x='m1'

# m2.py
print('正在导入m2')
from m1 import x

y='m2'

# start.py
import m1

运行start.py:

分析：

​ 先执行start.py，执行import m1，开始导入m1，并运行其内部代码，打印内容"正在导入m1"，然后执行from m2 import y 开始导入m2并运行其内部代码，打印内容“正在导入m2”，再执行from m1 import x,由于m1已经被导入过了，所以不会重新导入，所以直接去m1中拿x，然而x此时并没有存在于m1中，所以报错。

解决方案：在文件的最后导入模块

# m1.py
print('正在导入m1')

x='m1'
from m2 import y

# m2.py
print('正在导入m2')

y='m2'
from m1 import x

# start.py
import m1

结论：

​ 循环导入问题是不允许出现的，如果出现，则是程序设计不合理。

模块的查找顺序(重点)

1. 先从内存中查找
2. 再从内置中查找
3. 最后从sys.path，按照从左到右的顺序，依次查找。

如果在你的执行文件中找不到模块的时候，解决方案：把模块所在的路径加到sys.path中。

面向过程编程

​ 面向过程编程， 核心是”过程“二字，即先干什么，在干什么，最后干什么，表示一件事的执行步骤。面向过程编程不是一门技术，而是一种思想。

举例：把大象放冰箱分几步？

1. 打开冰箱门
2. 把大象塞进去
3. 把冰箱门关上

面向过程的优缺点

• 优点：使复杂的问题简单化

• 缺点：扩展性差

• 使用场景：在对扩展性要求不高的项目中可以使用面向过程的思想。