模块、包和异常

模块是 Python 程序架构的一个核心概念

• 每一个以扩展名 py 结尾的 Python 源代码文件都是一个 模块
• 模块名 同样也是一个 标识符&＃xff0c;需要符合标识符的命名规则
• 在模块中定义的 全局变量 、函数、类 都是提供给外界直接使用的 工具
• 模块 就好比是 工具包&＃xff0c;要想使用这个工具包中的工具&＃xff0c;就需要先 导入 这个模块

import 导入

import 模块名 是 一次性 把模块中 所有工具全部导入&＃xff0c;并且通过 模块名/别名 访问

import 模块名1
import 模块名2


注意&＃xff1a;在导入模块时&＃xff0c;每个导入应该独占一行

导入之后 通过 模块名. 使用 模块提供的工具 —— 全局变量、函数、类。
如果模块名字太长还可以使用as 指定模块的别名, 例如:

import 模块名1 as 模块别名


from…import 导入

如果希望 从某一个模块 中&＃xff0c;导入 部分 工具&＃xff0c;就可以使用 from … import 的方式

# 从 模块 导入 某一个工具
from 模块名1 import 工具名


导入之后

• 不需要 通过 模块名.调用
• 可以直接使用 模块提供的工具 —— 全局变量、函数、类

注意:
如果 两个模块&＃xff0c;存在 同名的函数&＃xff0c;那么 后导入模块的函数&＃xff0c;会 覆盖掉先导入的函数;
开发时 import 代码应该统一写在 代码的顶部&＃xff0c;更容易及时发现冲突,一旦发现冲突&＃xff0c;可以使用 as 关键字 给其中一个工具起一个别名;
不建议使用from…import *的方式导入某个模块的所有内容,因为函数重名并没有任何的提示&＃xff0c;出现问题不好排查。

使用示例:
假设现在有2个模块, 分别是:
lz_01_测试模块1.py

# 全局变量
title &＃61; "模块1"# 函数
def say_hello():print("我是 %s" % title)# 类
class Dog(object):pass


lz_02_测试模块2.py

# 全局变量
title &＃61; "模块2"# 函数
def say_hello():print("我是 %s" % title)# 类
class Cat(object):pass


(1) import导包的使用方式如下:

import lz_01_测试模块1
import lz_02_测试模块2lz_01_测试模块1.say_hello()
lz_02_测试模块2.say_hello()dog &＃61; lz_01_测试模块1.Dog()
print(dog)cat &＃61; lz_02_测试模块2.Cat()
print(cat)


(2) import as导包的使用方式如下:

import lz_01_测试模块1 as DogModule
import lz_02_测试模块2 as CatModuleDogModule.say_hello()
CatModule.say_hello()dog &＃61; DogModule.Dog()
print(dog)cat &＃61; CatModule.Cat()
print(cat)


(3) from…import导包的使用方式如下:

from lz_01_测试模块1 import Dog
from lz_02_测试模块2 import say_hello# 直接使用导入后的方法
say_hello()# 直接使用导入后的类
wangcai &＃61; Dog()
print(wangcai)

2. 模块的搜索顺序

Python 的解释器在 导入模块 时&＃xff0c;会&＃xff1a;

• 首先搜索 当前目录 指定模块名的文件&＃xff0c;如果有就直接导入
• 如果没有&＃xff0c;再搜索 系统目录

在开发时&＃xff0c;给文件起名&＃xff0c;不要和 系统的模块文件 重名;
Python 中每一个模块都有一个内置属性 file 可以 查看模块 的 完整路径, 例如:
print(DogModule.file), 输出结果:
/Users/chenyousheng/workspace/python/Learn/day01/lz_01_测试模块1.py

如下是一个导入系统random模块的用法

import random# 生成一个 0&＃xff5e;10 的数字
rand &＃61; random.randint(0, 10)print(rand)


假设当前目录下&＃xff0c;存在一个 random.py 的文件&＃xff0c;程序就无法正常执行了&＃xff01;
因为, Python 的解释器会优先 加载当前目录 下的 random.py 而不会加载 系统的 random 模块

首先明确下模块的导入原则:

• 一个 独立的 Python 文件 就是一个 模块
• 在导入文件时&＃xff0c;文件中 所有没有任何缩进的代码 都会被执行一遍&＃xff01;

假设某个模块内定义了一些测试代码, 不想让别人导入的时候被执行了,只允许在当前文件中直接执行,那么就可以用到__name__属性了.

__name__ 是 Python 的一个内置属性&＃xff0c;记录着一个 字符串:

• 如果 是被其他文件导入的&＃xff0c;__name__ 就是 模块名
• 如果 是当前执行的程序 __name__ 是 main

例如: lz_xiaoming_模块.py定义如下:

# 输出当前执行模块的名字
# 如果直接执行模块&＃xff0c;__main__
print("当前模块名字:%s" % __name__)def say_hello():print("这里是测试逻辑...")if __name__ &＃61;&＃61; "__main__":# 文件被导入时&＃xff0c;能够直接执行的代码不需要被执行&＃xff01;print("小明写的测试代码")say_hello()


直接运行该模块,输出结果如下:

当前模块名字:__main__
小明写的测试代码
这里是测试逻辑...


然后在 test.py中导入模块使用

import lz_xiaoming_模块print("-" * 50)


输出结果如下:

当前模块名字:lz_xiaoming_模块
--------------------------------------------------


可以看到, 导入后运行,输出的结果和直接执行的结果是不一样的.

包 是一个 包含多个模块 的 特殊目录,目录下有一个 特殊的文件 init.py,包名的 命名方式和变量名一致&＃xff0c;小写字母 &＃43; _,使用 import 包名 可以一次性导入 包 中 所有的模块

包的使用步骤

• 新建一个 lz_message 的 包
• 在目录下&＃xff0c;新建两个文件 send_message.py 和 receive_message.py
• 在 send_message 文件中定义一个 send 函数
• 在 receive_message 文件中定义一个 receive 函数
• 创建__init__.py声明对外导出的模块列表
• 在外部直接导入 lz_message 的包使用

目录结构如下:

send_message.py和receive_message.py定义如下:

# send_message.py
def send(text):print("正在发送 %s..." % text)# receive_message.py def receive():return "这是来自 100xx 的短信"


__init__.py定义如下:

from . import send_message
from . import receive_message


使用方式如下:

# 导入包
import lz_message# 使用 包名.模块名.调用模块的方法
lz_message.send_message.send("hello")
txt &＃61; lz_message.receive_message.receive()
print(txt)


输出结果:

正在发送 hello...
这是来自 100xx 的短信

5. 发布模块

如果希望自己开发的模块&＃xff0c;分享 给其他人&＃xff0c;可以按照以下步骤操作
以发布上面创建的lz_message包为例

(1) 创建 setup.py
首先需要在模块外创建setup.py文件,内容如下:

from distutils.core import setupsetup(name&＃61;"lz_message", # 包名version&＃61;"1.0", # 版本description&＃61;"lz&＃39;s 发送和接收消息模块", # 描述信息long_description&＃61;"完整的发送和接收消息模块", # 完整描述信息author&＃61;"mchenys", # 作者author_email&＃61;"mchenys&＃64;gmail.com", # 作者邮箱url&＃61;"lz.com", # 主页py_modules&＃61;["lz_message.send_message","lz_message.receive_message"])


有关字典参数的详细信息&＃xff0c;可以参阅官方网站&＃xff1a;

(2) 构建模块
在控制台中切换到setup文件同级目录,我这里是pycharm项目的根目录,控制台输入如下命令:

python3 setup.py build


执行结果如下:

成功后会在当前目录下生成build目录

(3) 生成发布压缩包

控制台执行如下命令:

python3 setup.py sdist


执行结果如下:

此时根目录下会生成一个dist目录,里面有一个lz_message-1.0.tar.gz的压缩包

当你从别人那里得到一个已发布的模块压缩包后,我们就可以安装到python的内置目录内, 以上面发布的lz_message-1.0.tar.gz为例, 安装步骤如下:
假设我已经把lz_message-1.0.tar.gz复制到了桌面,那么需要在控制台上切换到~/Desktop目录

tar -zxvf lz_message-1.0.tar.gzcd lz_message-1.0 sudo python3 setup.py install


执行结果如下:

可以看到安装的模块被导入到/opt/homebrew/lib/python3.9/site-packages目录内, 进入该目录也可以查看到新安装的模块

模块安装完后, 就可以直接在import来使用了.

直接从安装目录下&＃xff0c;把安装模块的 目录 删除就可以

cd /opt/homebrew/lib/python3.9/site-packages
sudo rm -r lz_message*

8. pip 安装第三方模块

pip 是一个通用的 Python 包管理工具&＃xff0c;提供了对 Python 包的查找、下载、安装、卸载等功能
例如针对pygame 模块的安装和卸载命令如下&＃xff1a;

# 将模块安装到 Python 2.x 环境
$ sudo pip install pygame
$ sudo pip uninstall pygame# 将模块安装到 Python 3.x 环境
$ sudo pip3 install pygame
$ sudo pip3 uninstall pygame


安装效果:

如果在mac上提示sudo: pip: command not found, 按如下步骤进行安装:

• curl https://bootstrap.pypa.io/pip/2.7/get-pip.py -o get-pip.py
• sudo python get-pip.py
• sudo easy_install pip

安装后通过pip --version 可以查看版本及安装目录

程序在运行时&＃xff0c;如果 Python 解释器 遇到 到一个错误&＃xff0c;会停止程序的执行&＃xff0c;并且提示一些错误信息&＃xff0c;这就是 异常。
程序停止执行并且提示错误信息 这个动作&＃xff0c;我们通常称之为&＃xff1a;抛出(raise)异常。

异常捕获

(1) 基本语法
如果 对某些代码的执行不能确定是否正确&＃xff0c;可以增加 try(尝试) 来捕获异常, 语法格式如下:

try:尝试执行的代码
except:出现错误的处理


用法示例:

try:# 提示用户输入一个数字num &＃61; int(input("请输入数字&＃xff1a;"))
except:print("请输入正确的数字")


(2) 错误类型捕获
在程序执行时&＃xff0c;可能会遇到 不同类型的异常&＃xff0c;并且需要 针对不同类型的异常&＃xff0c;做出不同的响应&＃xff0c;这个时候&＃xff0c;就需要捕获错误类型了,语法如下&＃xff1a;

try:# 尝试执行的代码pass
except 错误类型1:# 针对错误类型1&＃xff0c;对应的代码处理pass
except (错误类型2, 错误类型3):# 针对错误类型2 和 3&＃xff0c;对应的代码处理pass
except Exception as result:print("未知错误 %s" % result)


用法示例:

try:num &＃61; int(input("请输入整数&＃xff1a;"))result &＃61; 8 / numprint(result)
except ValueError:print("请输入正确的整数")
except ZeroDivisionError:print("除 0 错误")


(3) 捕获未知错误
在开发时&＃xff0c;要预判到所有可能出现的错误&＃xff0c;还是有一定难度的,如果希望程序 无论出现任何错误&＃xff0c;都不会因为 Python 解释器 抛出异常而被终止&＃xff0c;可以再增加一个 except, 例如:

except Exception as result:print("未知错误 %s" % result)


(4) 异常捕获完整语法
在实际开发中&＃xff0c;为了能够处理复杂的异常情况&＃xff0c;完整的异常语法如下&＃xff1a;

try:# 尝试执行的代码pass
except 错误类型1:# 针对错误类型1&＃xff0c;对应的代码处理pass
except 错误类型2:# 针对错误类型2&＃xff0c;对应的代码处理pass
except (错误类型3, 错误类型4):# 针对错误类型3 和 4&＃xff0c;对应的代码处理pass
except Exception as result:# 打印错误信息print(result)
else:# 没有异常才会执行的代码pass
finally:# 无论是否有异常&＃xff0c;都会执行的代码print("无论是否有异常&＃xff0c;都会执行的代码")


• else 只有在没有异常时才会执行的代码
• finally 无论是否有异常&＃xff0c;都会执行的代码

用法示例:

try:num &＃61; int(input("请输入整数&＃xff1a;"))result &＃61; 8 / numprint(result)
except ValueError:print("请输入正确的整数")
except ZeroDivisionError:print("除 0 错误")
except Exception as result:print("未知错误 %s" % result)
else:print("正常执行")
finally:print("执行完成&＃xff0c;但是不保证正确")


异常的传递

• 异常的传递 —— 当 函数/方法 执行 出现异常&＃xff0c;会 将异常传递 给 函数/方法 的 调用一方
• 如果 传递到主程序&＃xff0c;仍然 没有异常处理&＃xff0c;程序才会被终止

def demo1():return int(input("请输入一个整数&＃xff1a;"))def demo2():return demo1()try:print(demo2())
except ValueError:print("请输入正确的整数")
except Exception as result:print("未知错误 %s" % result)


输出结果:

请输入一个整数&＃xff1a;aaa
请输入正确的整数


抛出 raise 异常

在开发中&＃xff0c;除了 代码执行出错 Python 解释器会 抛出 异常之外,还可以根据 应用程序 特有的业务需求 主动抛出异常。
Python 中提供了一个 Exception 异常类&＃xff0c;在开发时&＃xff0c;如果满足 特定业务需求时&＃xff0c;希望抛出异常&＃xff0c;可以这样处理&＃xff1a;

• 创建 一个 Exception 的 对象
• 使用 raise 关键字 抛出 异常对象
  用法示例:

def input_password():# 1. 提示用户输入密码pwd &＃61; input("请输入密码&＃xff1a;")# 2. 判断密码长度&＃xff0c;如果长度 >&＃61; 8&＃xff0c;返回用户输入的密码if len(pwd) >&＃61; 8:return pwd# 3. 密码长度不够&＃xff0c;需要抛出异常# 使用异常的错误信息字符串作为参数raise Exception("密码长度不够")try:user_pwd &＃61; input_password()print(user_pwd)
except Exception as result:print("发现错误&＃xff1a;%s" % result)


输出结果:

请输入密码&＃xff1a;aaa
发现错误&＃xff1a;密码长度不够


可以看到捕获的异常结果就是抛出异常的字符串内容。