Python自动化运维之模块与包的使用

1、模块
一、什么是模块？
一个模块就是一个包含了python定义和声明的文件，文件名就是模块名字加上.py的后缀。
二、为什么要使用模块？
简而言之，模块经过使用自包含的变量的包，也就是所谓的命名空间提供了将部件组织为系统的简单的方法。在一个模块文件的顶层定义的全部的变量名都成了被导入的模块对象的属性。正如咱们本书中前一部分中见到的那样，导入给予了对模块的全局做用域中的变量名的读取权。也就是说，在模块导入时，模块文件的全局做用域变成了模块对象的命名空间。最后，Python的模块容许将独立的文件链接成一个更大的程序系统。更确切地说，从抽象的视角来看，模块至少有三个角色，以下所示。
2.1 代码重用
就像在第3章中讨论过的那样，模块能够在文件中永久保存代码。不像在Python交互提示模式输入的代码，当退出Python时，代码就会消失，而在模块文件中的代码是永久的。你能够按照须要任意次数地从新载入和从新运行模块。除了这一点以外，模块仍是定义变量名的空间，被认做是属性，能够被多个外部的客户端引用。
2.2 系统命名空间的划分
模块仍是在Python中最高级别的程序组织单元。从根本上讲，它们不过是变量名的软件包。模块将变量名封装进了自包含的软件包，这一点对避免变量名的冲突颇有帮助。若是不精确导入文件的话，咱们是不可能看到另外一个文件中的变量名。事实上，全部的一切都“存在于”模块文件中，执行的代码以及建立的对象都毫无疑问地封装在模块之中。正是因为这一点，模块是组织系统组件的自然的工具。
2.3 实现共享服务和数据
从操做的角度来看，模块对实现跨系统共享的组件是很方便的，并且只须要一个拷贝便可。例如，若是你须要一个全局对象，这个对象会被一个以上的函数或文件使用，你能够将它编写在一个模块中以便可以被多个客户端导入。为了真正理解Python系统中模块的角色，那么，咱们须要偏离主题来探索Python程序的通用结构。

三、如何使用模块？
3.一、import
实例文件：spam.py ，文件名：spam.py ,模块名：spam

#spam.py
print('from the spam.py')
money=1000
def read1():
    print('spam->read1',money)
def read2():
    print('spam->read2')
    read1()
def change():
    global money #声明为全局名称空间
    money=0 #从新给money赋值

3.1.一、模块能够包含可执行的语句和函数的定义，这些语句的目的是初始化模块，它们只在模块名第一次遇到导入import语句时才执行
　　import语句是能够在程序中的任意位置使用的,且针对同一个模块很import屡次,为了防止你重复导入，python的优化手段是：第一次导入后就将模块名加载到内存了，后续的import语句仅是对已经加载大内存中的模块对象增长了一次引用，不会从新执行模块内的语句，以下：

import spam #只在第一次导入时才执行spam.py内代码,此处的显式效果是只打印一,
import spam #次'from the spam.py',固然其余的顶级代码也都被执行了,只不过没有显示效果。
import spam
import spam

执行结果：

from the spam.py

咱们能够从sys.module中找到当前已经加载的模块，sys.module是一个字典，内部包含模块名与模块对象的映射，该字典决定了导入模块时是否须要从新导入。
3.1.二、每一个模块都是一个独立的名称空间，定义在这个模块中的函数，把这个模块的名称空间当作全局名称空间，这样咱们在编写本身的模块时，就不用担忧咱们定义在本身模块中全局变量会在被导入时，与使用者的全局变量冲突。
#测试一:money与spam.money不冲突

import spam
money = 123123
print(spam.money)
-执行结果：
from the spam.py
1000
#测试二：read1与spam.read1不冲突
import spam
def read1():
    print("---------->")
spam.read1()

执行结果：

from the spam.py
spam->read1 1000

#测试三：执行spam.change()操做的全局变量money仍然是spam中的
import spam
money = 999
spam.change() #更改的是spam里的money
print(money)

执行结果：

from the spam.py
999

3.1.三、总结：
首次导入模块spam时会作三件事：
第一件事：建立名称空间，用来存放spam.py中定义的名字；
第二件事：基于刚刚建立的名称空间来执行spam.py；
第三件事：建立名字spam指向该名称空间，spam.名字的操做，都是以spam.py为准。

3.1.四、为模块名起别名，至关于m1=1;m2=m1

import spam as sm
print(sm.money)

为已经导入的模块起别名的方式对编写可扩展的代码颇有用，假设有两个模块xmlreader.py和csvreader.py，它们都定义了函数read_data(filename):用来从文件中读取一些数据，但采用不一样的输入格式。能够编写代码来选择性地挑选读取模块，例如：

if file_format == 'xml':
    import xmlreader as reader
elif file_format == 'csv':
    import csvreader as reader
data=reader.read_date(filename)

3.1.五、在一行导入多个模块

import os,sys,re

3.二、from... import...
3.2.一、对比import spam，会将源文件的名称空间'spam'带到当前名称空间中，使用时必须是spam.名字的方式而from 语句至关于import，也会建立新的名称空间，可是将spam中的名字直接导入到当前的名称空间中，在当前名称空间中，直接使用名字就能够了。    
from spam import read1,read2
这样在当前位置直接使用read1和read2就行了，执行时，仍然以spam.py文件全局名称空间
测试一：导入的函数read1，执行时仍然回到spam.py中寻找全局变量money

#test.py
from spam import read1
read1()
执行结果：
from the spam.py
spam->read1 1000

 
测试二:导入的函数read2，执行时须要调用read1(),仍然回到spam.py中找read1()

#test.py
from spam import read2
def read1():
    print('==========')
read2()

 执行结果：

from the spam.py
spam->read2
spam->read1 1000

测试三:导入的函数read1，被当前位置定义的read1覆盖掉了

#test.py
from spam import read1
def read1():
    print("===========>")
read1() #重名时，会覆盖导入的名称

执行结果：

from the spam.py
===========>

须要特别强调的一点是：python中的变量赋值不是一种存储操做，而只是一种绑定关系，以下：

from spam import money,read1
money = 999 #将当前位置的名字money绑定到了999
print(money) #打印当前的名字
read1() #调用spam.py中的名字money,仍然为1000

执行结果：

from the spam.py
999
spam->read1 1000

3.2.二、也支持as

from spam import read1 as read

3.2.三、也支持导入多行

from spam import (money,read1,read2)

　　3.2.四、from spam import * 把spam中全部的不是如下划线(_)开头的名字都导入到当前位置，大部分状况下咱们的python程序不该该使用这种导入方式，由于“*”你不知道你导入什么名字，颇有可能会覆盖掉你以前已经定义的名字。并且可读性极差，在交互式环境中导入时没有问题。

from spam import *   #将模块spam中全部的名字都导入到当前名称空间
print(money)
print(read1)
print(read2)
print(change)

执行结果：

from the spam.py
1000
<function read1 at 0x00000000028CA9D8>
<function read2 at 0x00000000028CA950>
<function change at 0x00000000028CAA60>

可使用__all__来控制*（用来发布新版本）
在spam.py中新增一行
__all__=['money','read1'] #这样在另一个文件中用from spam import *就这能导入列表中规定的两个名字，不在列表里的没法调用
3.2.五、考虑到性能的缘由，每一个模块只被导入一次,放入字典sys.modules中，若是你改变了模块的内容，你必须重启程序，python不支持从新加载或卸载以前导入的模块。有的同窗可能会想到直接从sys.modules中删除一个模块不就能够卸载了吗，注意了，你删了sys.modules中的模块对象仍然可能被其余程序的组件所引用，于是不会被清楚。特别的对于咱们引用了这个模块中的一个类，用这个类产生了不少对象，于是这些对象都有关于这个模块的引用。
3.三、把模块当作脚本执行
咱们能够经过模块的全局变量__name__来查看模块名：
当作脚本运行：

__name__ 等于'__main__'

当作模块导入：

__name__=

做用：用来控制.py文件在不一样的应用场景下执行不一样的逻辑

if __name__ == '__main__':
print(__name__) #被当成脚本文件执行时
if __name__ == '__main__':
    print("此时被当作脚本去执行")

执行结果：

__main__

此时被当作脚本去执行
被当成模块导入的时候：

import spam

#当导入模块时，就会执行模块，模块有两个打印效果，此时spam不是当成脚本运行了，so，就不会执行下面的代码。
执行结果：

spam #打印了模块名

3.四、模块搜索路径
　　python解释器在启动时会自动加载一些模块，可使用sys.modules查看，在第一次导入某个模块时（好比spam），会先检查该模块是否已经被加载到内存中（当前执行文件的名称空间对应的内存）。若是有则直接引用，若是没有，解释器则会查找同名的内建模块，若是尚未找到就从sys.path给出的目录列表中依次寻找spam.py文件。
因此总结模块的查找顺序是：
内存中已经加载的模块--->内置模块--->sys.path路径中包含的模块
须要特别注意的是：咱们自定义的模块名不该该与系统内置模块重名。虽然每次都说，可是仍然会有人不停的犯错。
在初始化后，python程序能够修改sys.path,路径放到前面的优先于标准库被加载。

import sys
sys.path.append('/a/b/c/d')
sys.path.insert(0,'/x/y/z') #排在前的目录，优先被搜索

　　注意：搜索时按照sys.path中从左到右的顺序查找，位于前的优先被查找，sys.path中还可能包含.zip归档文件和.egg文件，python会把.zip归档文件当成一个目录去处理。
#首先制做归档文件：zip module.zip foo.py bar.py

import sys
sys.path.append('module.zip')
import foo,bar

#也可使用zip中目录结构的具体位置
sys.path.append('module.zip/lib/python')
　　至于.egg文件是由setuptools建立的包，这是按照第三方python库和扩展时使用的一种常见格式，.egg文件实际上只是添加了额外元数据(如版本号，依赖项等)的.zip文件。
　　须要强调的一点是：只能从.zip文件中导入.py，.pyc等文件。使用C编写的共享库和扩展块没法直接从.zip文件中加载（此时setuptools等打包系统有时能提供一种规避方法），且从.zip中加载文件不会建立.pyc或者.pyo文件，所以必定要事先建立他们，来避免加载模块是性能降低。

3.五、编译Python文件
　　为了提升模块的加载速度，Python缓存编译的版本，每一个模块在__pycache__目录的以module.version.pyc的形式命名，一般包含了python的版本号，如在CPython版本3.6，关于spam.py的编译版本将被缓存成__pycache__/spam.cpython-36.pyc，这种命名约定容许不一样的版本，不一样版本的Python编写模块共存。
　　Python检查源文件的修改时间与编译的版本进行对比，若是过时就须要从新编译。这是彻底自动的过程。而且编译的模块是平台独立的，因此相同的库能够在不一样的架构的系统之间共享，即pyc使一种跨平台的字节码，相似于JAVA火.NET,是由python虚拟机来执行的，可是pyc的内容跟python的版本相关，不一样的版本编译后的pyc文件不一样，2.5编译的pyc文件不能到3.6上执行，而且pyc文件是能够反编译的，于是它的出现仅仅是用来提高模块的加载速度的。
提示：
　　一、模块名区分大小写，foo.py与FOO.py表明的是两个模块；
　　二、你可使用-O或者-OO转换python命令来减小编译模块的大小；
3.六、标准模块
python提供了一个标准模块库，一些模块被内置到解释器中，这些提供了不属于语言核心部分的操做的访问，但它们是内置的，不管是为了效率仍是提供对操做系统原语的访问。这些模块集合是依赖于底层平台的配置项，如winreg模块只能用于windows系统。特别须要注意的是，sys模块内建在每个python解释器
sys.ps1
sys.ps2
这俩只在命令行有效，得出的结果，标识了解释器是在交互式模式下。
变量sys.path是一个决定了模块搜索路径的字符串列表，它从环境变量PYTHONOATH中初始化默认路径，若是PYTHONPATH没有设置则从内建中初始化值，咱们能够修改它

sys.path.append：
import os
os.path.normpath(path)  #规范化路径，转换path的大小写和斜杠
a='/Users/jieli/test1/\\\a1/\\\\aa.py/../..'
print(os.path.normpath(a))

打印结果：

\Users\jieli\test1

#具体应用

import os,sys
possible_topdir = os.path.normpath(os.path.join(
    os.path.abspath(__file__),
    os.pardir, #上一级
    os.pardir,
    os.pardir
))
sys.path.insert(0,possible_topdir)

3.七、dir()函数
内建函数dir是用来查找模块中定义的名字，返回一个有序字符串列表

import spam
dir(spam)

若是没有参数,dir()列举出当前定义的名字
dir()不会列举出内建函数或者变量的名字，它们都被定义到了标准模块builtin中，能够列举出它们，

import builtins
dir(builtins)