用Python編寫模塊有何技巧？

隨著對Python學(xué)習(xí)的深入，其優(yōu)點日漸突出，讓讀者也感覺到Python的強(qiáng)大了，強(qiáng)大感覺之一就是“模塊自信”，因為Python不僅有自帶的模塊（稱之為標(biāo)準(zhǔn)庫），還有海量的第三方模塊，并且很多開發(fā)者還在不斷貢獻(xiàn)自己開發(fā)的新模塊，正是有了這么強(qiáng)大的“模塊自信”，Python才被很多人鐘愛。并且這種方式也正在不斷被其他更多語言所借鑒，幾乎成為普世行為了（不知道Python是不是首倡者）。

“模塊自信”的本質(zhì)是：開放。

Python不是一個封閉的體系，而是一個開放系統(tǒng)。開放系統(tǒng)的最大好處就是避免了“熵增”。

熵的概念是由德國物理學(xué)家克勞修斯于1865年所提出，是一種測量在動力學(xué)方面不能做功的能量總數(shù)，也就是當(dāng)總體的熵增加，其做功能力也下降，熵的量度正是能量退化的指標(biāo)。

熵亦被用于計算一個系統(tǒng)中的失序現(xiàn)象，也就是計算該系統(tǒng)混亂的程度。

根據(jù)熵的統(tǒng)計學(xué)定義，熱力學(xué)第二定律說明一個孤立系統(tǒng)傾向于增加混亂程度。換句話說就是對于封閉系統(tǒng)而言，會越來越趨向于無序化。反過來，開放系統(tǒng)則能避免無序化。

編寫模塊

想必讀者已經(jīng)熟悉了import語句，曾經(jīng)有這樣一個例子：

1>>>importmath2>>>math.pow(3,2)9.0

這里的math（是Python標(biāo)準(zhǔn)庫之一，我們要逐漸理解模塊、庫之類的術(shù)語。）就是一個模塊，用import引入這個模塊，然后可以使用模塊里面的函數(shù)，比如pow()函數(shù)。顯然，這里是不需要自己動手寫具體函數(shù)的，我們的任務(wù)就是拿過來使用。這就是模塊的好處：拿過來就用，不用自己重寫。

1. 模塊是程序

“模塊是程序”一語道破了模塊的本質(zhì)，它就是一個擴(kuò)展名為.py的Python程序。

我們能夠在應(yīng)該使用它的時候?qū)⑺眠^來，節(jié)省精力，不需要重寫雷同的代碼。

但是，如果我自己寫一個.py文件，是不是就能作為模塊import過來呢？還不那么簡單。必須得讓Python解釋器能夠找到你寫的模塊。比如，在某個目錄中，我寫了這樣一個文件：

1#!/usr/bin/envpython#coding=utf-8lang="python"

并把它命名為pm.py，那么這個文件就可以作為一個模塊被引入。不過由于這個模塊是我自己寫的，Python解釋器并不知道，得先告訴它我寫了這樣一個文件。

1>>>importsys2>>>sys.path.append("~/Documents/VBS/StartLearningPython/2code/pm.py")

用這種方式告訴Python解釋器，我寫的那個文件在哪里。在這個方法中，也用了模塊import sys，不過由于sys是Python標(biāo)準(zhǔn)庫之一，所以不用特別告訴Python解釋器其位置。

上面那個一長串的地址是Ubuntu系統(tǒng)的地址格式，如果讀者使用的是Windows系統(tǒng)，請寫你所保存的文件路徑。

1>>>importpm2>>>pm.lang'python'

在pm.py文件中有一個賦值語句，即lang = "python"，現(xiàn)在將pm.py作為模塊引入（注意作為模塊引入的時候不帶擴(kuò)展名），就可以通過“模塊名字”+“.”+“屬性或方法名稱”來訪問pm.py中的東西。當(dāng)然，如果要訪問不存在的屬性，肯定是要報錯的。

1>>>pm.xx23Traceback(mostrecentcalllast):45File"",line1,inAttributeError:'module'objecthasnoattribute'xx'

請讀者回到pm.py文件的存儲目錄，查看一下是不是多了一個擴(kuò)展名是.pyc的文件？

解釋器，英文是：interpreter，在Python中，它的作用就是將.py的文件轉(zhuǎn)化為.pyc文件，而.pyc文件是由字節(jié)碼（bytecode）構(gòu)成的，然后計算機(jī)執(zhí)行.pyc文件。

很多人喜歡將這個世界簡化再簡化，比如編程語言就分為解釋型和編譯型，不但如此，還將兩種類型的語言分別貼上運行效率高低的標(biāo)簽，解釋型的運行速度就慢，編譯型的運行速度就快。一般人都把Python看成是解釋型的，于是就得出它運行速度慢的結(jié)論。不少人都因此上當(dāng)受騙了，認(rèn)為Python不值得學(xué)，或者做不了什么“大事”。這就是將本來復(fù)雜的、多樣化的世界非得劃分為“黑白”的結(jié)果，喜歡用“非此即彼”的思維方式考慮問題。

世界是復(fù)雜的，“敵人的敵人就是朋友”是幼稚的，“一分為二”是機(jī)械的。

如同剛才看到的那個.pyc文件一樣，當(dāng)Python解釋器讀取了.py文件，先將它變成由字節(jié)碼組成的.pyc文件，然后這個.pyc文件交給一個叫作Python虛擬機(jī)的東西去運行（那些號稱編譯型的語言也是這個流程，不同的是它們先有一個明顯的編譯過程，編譯好了之后再運行）。如果.py文件修改了，Python解釋器會重新編譯，只是這個編譯過程不全顯示給你看。

有了.pyc文件后，每次運行就不需要重新讓解釋器來編譯.py文件了，除非.py文件修改了。這樣，Python運行的就是那個編譯好了的.pyc文件。

是否還記得前面寫有關(guān)程序然后執(zhí)行時常常要用到if __name__ == "__main__"，那時我們直接用“python filename.py”的格式來運行該文件，此時我們也同樣有了.py文件，不過是作為模塊引入的。這就得深入探究一下，同樣是.py文件，它怎么知道是被當(dāng)作程序執(zhí)行還是被當(dāng)作模塊引入？

為了便于比較，將pm.py文件進(jìn)行改造。

1#!/usr/bin/envpython#coding=utf-8deflang():23return"python"if__name__=="__main__":45printlang()

沿用先前的做法：

1$pythonpm.py23python

如果將這個程序作為模塊，導(dǎo)入，會是這樣的：

1>>>importsys2>>>sys.path.append("~/Documents/VBS/StarterLearningPython/2code/pm.py")>>>importpm3>>>pm.lang()'python'

查看模塊屬性和方法，可以使用dir()。

1>>>dir(pm)['__builtins__','__doc__','__file__','__name__','__package__','lang']

同樣一個.py文件，可以把它當(dāng)作程序來執(zhí)行，也可以將它作為模塊引入。

1>>>__name__'__main__'>>>pm.__name__'pm'

如果要作為程序執(zhí)行，則__name__ == "__main__"；如果作為模塊引入，則pm.__name__ == "pm"，即變量__name__的值是模塊名稱。

用這種方式就可以區(qū)分是執(zhí)行程序還是作為模塊引入了。

在一般情況下，如果僅僅是用作模塊引入，不必寫if __name__ == "__main__"。

2. 模塊的位置

為了讓我們自己寫的模塊能夠被Python解釋器知道，需要用sys.path.append("~/Documents/ VBS/StarterLearningPython/2code/pm.py")。其實，在Python中，所有模塊都被加入到了sys.path里面。用下面的方法可以看到模塊所在位置：

1>>>importsys 2>>>importpprint 3>>>pprint.pprint(sys.path)['', 4 5'/usr/local/lib/python2.7/dist-packages/autopep8-1.1-py2.7.egg', 6 7'/usr/local/lib/python2.7/dist-packages/pep8-1.5.7-py2.7.egg', 8 9'/usr/lib/python2.7',1011'/usr/lib/python2.7/plat-i386-linux-gnu',1213'/usr/lib/python2.7/lib-tk',1415'/usr/lib/python2.7/lib-old',1617'/usr/lib/python2.7/lib-dynload',1819'/usr/local/lib/python2.7/dist-packages',2021'/usr/lib/python2.7/dist-packages',2223'/usr/lib/python2.7/dist-packages/PILcompat',2425'/usr/lib/python2.7/dist-packages/gtk-2.0',2627'/usr/lib/python2.7/dist-packages/ubuntu-sso-client',2829'~/Documents/VBS/StarterLearningPython/2code/pm.py']

從中也發(fā)現(xiàn)了我自己寫的那個文件。

凡在上面列表所包括位置內(nèi)的.py文件都可以作為模塊引入。不妨舉個例子，把前面自己編寫的pm.py文件修改為pmlib.py，然后復(fù)制到'/usr/lib/python2.7/dist-packages中。（這是以Ubuntu為例說明，如果是其他操作系統(tǒng)，讀者用類似方法也能找到。）

1$sudocppm.py/usr/lib/python2.7/dist-packages/pmlib.py23[sudo]passwordforqw:456$ls/usr/lib/python2.7/dist-packages/pm*78/usr/lib/python2.7/dist-packages/pmlib.py

文件放到了指定位置。看下面的：

1>>>importpmlib2>>>pmlib.lang>>>pmlib.lang()'python'

將模塊文件放到指定位置是一種不錯的方法，但感覺此法受到了拘束，程序員都喜歡自由，能不能放到別處呢？

當(dāng)然能，用sys.path.append()就是不管把文件放在哪里，都可以把其位置告訴Python解釋器。雖然這種方法在前面用了，但其實是很不常用的，因為它也有麻煩的地方，比如在交互模式下，如果關(guān)閉了，再開啟，還得重新告知。

比較常用的方法是設(shè)置PYTHONPATH環(huán)境變量。

環(huán)境變量，不同的操作系統(tǒng)設(shè)置方法略有差異。讀者可以根據(jù)自己的操作系統(tǒng)，到網(wǎng)上搜索設(shè)置方法。

以Ubuntu為例，建立一個Python的目錄，然后將我自己寫的.py文件放到這里，并設(shè)置環(huán)境變量。

1:~$mkdirpython23:~$cdpython45:~/python$cp~/Documents/VBS/StarterLearningPython/2code/pm.pymypm.py67:~/python$ls89mypm.py

然后將這個目錄~/python，即/home/qw/python設(shè)置環(huán)境變量。

1vim/etc/profile

要用root權(quán)限，在打開的文件最后增加export PATH = /home/qw/python:$PATH，然后保存退出即可。

注意，我是在~/python目錄下輸入Python，然后進(jìn)入到交互模式：

1:~$cdpython:~/python$python>>>importmypm>>>mypm.lang()'python'

如此，就完成了告知過程。

3. __all__在模塊中的作用

上面的模塊雖然比較簡單，但是已經(jīng)顯示了編寫模塊，以及在程序中導(dǎo)入模塊的基本方式。在實踐中，所編寫的模塊也許更復(fù)雜一點，比如，有這么一個模塊，其文件命名為pp.py

1#/usr/bin/envpython#coding:utf-8public_variable="Hello,Iamapublicvariable."_private_variable="Hi,Iamaprivatevariable."defpublic_teacher():23print"Iamapublicteacher,IamfromJP."def_private_teacher():45print"Iamaprivateteacher,IamfromCN."

接下來就是熟悉的操作了，進(jìn)入到交互模式中。pp.py這個文件就是一個模塊，該模塊中包含了變量和函數(shù)。

1>>>importsys 2>>>sys.path.append("~/Documents/StarterLearningPython/2code/pp.py") 3>>>importpp 4>>>fromppimport* 5>>>public_variable'Hello,Iamapublicvariable.' 6>>>_private_variable 7 8Traceback(mostrecentcalllast): 910File"",line1,inNameError:name'_private_variable'isnotdefined

變量public_variable能夠被使用，但是另外一個變量_private_variable不能被調(diào)用，先觀察一下兩者的區(qū)別，后者是以單下畫線開頭的，這樣的是私有變量。而from pp import *的含義是“希望能訪問模塊（pp）中有權(quán)限訪問的全部名稱”，那些被視為私有的變量或者函數(shù)或者類，當(dāng)然就沒有權(quán)限被訪問了。

再如：

1>>>public_teacher()23Iamapublicteacher,IamfromJP.4>>>_private_teacher()Traceback(mostrecentcalllast):56File"",line1,inNameError:name'_private_teacher'isnotdefined

這不是絕對的，但如果要訪問具有私有性質(zhì)的東西，可以這樣做。

1>>>importpp2>>>pp._private_teacher()Iamaprivateteacher,IamfromCN.3>>>pp._private_variable'Hi,Iamaprivatevariable.'

下面再對pp.py文件進(jìn)行改寫，增加一些東西。

1#/usr/bin/envpython#coding:utf-8__all__=['_private_variable','public_teacher']public_variable="Hello,Iamapublicvariable."_private_variable="Hi,Iamaprivatevariable."defpublic_teacher():23print"Iamapublicteacher,IamfromJP."def_private_teacher():45print"Iamaprivateteacher,IamfromCN."

在修改之后的pp.py中，增加了__all__變量以及相應(yīng)的值，在列表中包含了一個私有變量的名字和一個函數(shù)的名字。這是在告訴引用本模塊的解釋器，這兩個東西是有權(quán)限被訪問的，而且只有這兩個東西。

1>>>importsys2>>>sys.path.append("~/Documents/StarterLearningPython/2code/pp.py")3>>>fromppimport*4>>>_private_variable'Hi,Iamaprivatevariable.'

果然，曾經(jīng)不能被訪問的私有變量，現(xiàn)在能夠訪問了。

1>>>public_variable23Traceback(mostrecentcalllast):45File"",line1,inNameError:name'public_variable'isnotdefined

因為這個變量沒有在__all__的值中，雖然以前曾經(jīng)被訪問到過，但是現(xiàn)在就不行了。

1>>>public_teacher()Iamapublicteacher,IamfromJP.>>>_private_teacher()Traceback(mostrecentcalllast):23File"",line1,inNameError:name'_private_teacher'isnotdefined

這只不過是再次說明前面的結(jié)論罷了。當(dāng)然，如果以import pp引入模塊，再用pp._private_teacher的方式是一樣有效的。

4. 包和庫

顧名思義，包和庫都是比“模塊”大的。一般來講，一個“包”里面會有多個模塊，當(dāng)然，“庫”是一個更大的概念了，比如Python標(biāo)準(zhǔn)庫中的每個庫都有好多個包，每個包都有若干個模塊。

一個包由多個模塊組成，即有多個.py的文件，那么這個所謂的“包”就是我們熟悉的一個目錄罷了?，F(xiàn)在需要解決如何引用某個目錄中的模塊問題。解決方法就是在該目錄中放一個__init__.py文件。__init__.py是一個空文件，將它放在某個目錄中，就可以將該目錄中的其他.py文件作為模塊被引用。

例如，建立一個目錄，名曰：package_qi，里面依次放了pm.py和pp.py兩個文件，然后建立一個空文件__init__.py

接下來，需要導(dǎo)入這個包（package_qi）中的模塊。

下面這種方法很清晰明了。

1>>>importpackage_qi.pm2>>>package_qi.pm.lang()'python'

下面這種方法，貌似簡短，但如果多了，恐怕難以分辨。

1>>>frompackage_qiimportpm2>>>pm.lang()'python'

在后續(xù)制作網(wǎng)站的實戰(zhàn)中，還會經(jīng)常用到這種方式，屆時會了解更多。請保持興趣繼續(xù)閱讀，不要半途而廢，不然疑惑得不到解決，好東西就看不到了。