在现代软件开发中，模块化开发已成为一种不可或缺的方法。它不仅为我们构建复杂的应用程序提供了架构上的便利，还能够提高代码的可重用性、可维护性和可扩展性。在Python这样的高级编程语言中，模块化开发的概念更是得到了广泛的应用。通过将代码拆分为独立的模块，我们能够更好地组织和管理代码，让我们的项目变得更加灵活、可测试和可维护。
一、自定义模块
定义：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。封装语句的最小单位，本质就是.py文件。
自定义模块：实际上就是定义.py,其中可以包含：变量定义，可执行语句，for循环，函数定义等等，它们统称模块的成员。（模块本身不宜过大，便于维护）
一个py文件拆分100文件,100个py文件又有相似相同的功能.冗余. 此时你要将100个py文件中相似相同的函数提取出来, input 功能,print()功能, time.time() os.path.....放在一个文件,当你想用这个功能拿来即用.类似于这个py文件: 常用的相似的功能集合模块。
模块就是一个py文件常用的相似的功能集合。
1.模块和包
import hashlib
def encrypt(data):
""" 数据加密 """
hash_object = hashlib.md5()
hash_object.update(data.encode('utf-8'))
return hash_object.hexdigest()
user = input("请输入用户名：")
pwd = input("请输入密码：")
md5_password = encrypt(pwd)
message = "用户名：{}，密码：{}".format(user, md5_password)
print(message)在开发简单的程序时，使用一个py文件就可以搞定，如果程序比较庞大，需要10w行代码，此时为了代码结构清晰，将功能按照某种规则拆分到不同的py文件中，使用时再去导入即可。另外，当其他项目也需要此项目的某些模块时，也可以直接把模块拿过去使用，增加重用性。
如果按照某个规则进行拆分，发现拆分到 commons.py 中函数太多，也可以通过文件夹来进行再次拆分，例如：
├── commons
│ ├── convert.py
│ ├── page.py
│ └── utils.py
└── run.py在Python中一般对文件和文件的称呼（很多开发者的平时开发中也有人都称为模块）：
- 一个py文件，模块（module）。
- 含多个py文件的文件夹，包（package）。
注意：在包（文件夹）中有一个默认内容为空的__init__.py的文件，一般用于描述当前包的信息（在导入他下面的模块时，也会自动加载）。
- py2必须有，如果没有导入包就会失败。
- py3可有可无。
2. 导入
当定义好一个模块或包之后，如果想要使用其中定义的功能，必须要先导入，然后再能使用。
导入，其实就是将模块或包加载的内存中，以后再去内存中去拿就行。
关于导如时的路径：
在Python内部默认设置了一些路径，导入模块或包时，都会按照指定顺序逐一去特定的路径查找。
import sys
print(sys.path)[
'当前执行脚本所在的目录', /Users/wupeiqi/PycharmProjects/luffyCourse/day14/bin
/Users/wupeiqi/PycharmProjects/luffyCourse/day14
'/Applications/PyCharm.app/Contents/plugins/python/helpers/pycharm_display',
'/Library/Frameworks/Python.framework/Versions/3.9/lib/python39.zip',
'/Library/Frameworks/Python.framework/Versions/3.9/lib/python3.9',
'/Library/Frameworks/Python.framework/Versions/3.9/lib/python3.9/lib-dynload',
'/Library/Frameworks/Python.framework/Versions/3.9/lib/python3.9/site-packages',
'/Applications/PyCharm.app/Contents/plugins/python/helpers/pycharm_matplotlib_backend'
]windows:
[
'C:\Users\Administrator\Desktop\pythonPro\01.核心编程\8.模块',
'C:\Users\Administrator\AppData\Local\Programs\Python\Python39\python39.zip',
'C:\Users\Administrator\AppData\Local\Programs\Python\Python39\DLLs',
'C:\Users\Administrator\AppData\Local\Programs\Python\Python39\lib',
'C:\Users\Administrator\AppData\Local\Programs\Python\Python39',
'C:\Users\Administrator\AppData\Roaming\Python\Python39\site-packages',
'C:\Users\Administrator\AppData\Roaming\Python\Python39\site-packages\win32',
'C:\Users\Administrator\AppData\Roaming\Python\Python39\site-packages\win32\lib',
'C:\Users\Administrator\AppData\Roaming\Python\Python39\site-packages\Pythonwin',
'C:\Users\Administrator\AppData\Local\Programs\Python\Python39\lib\site-packages'
]想要导入任意的模块和包，都必须写在如下路径下，才能被找到。
也可以自动手动在sys.path中添加指定路径，然后再导入可以，例如：
import sys
sys.path.append("路径A")
import xxxxx # 导入路径A下的一个xxxxx.py文件你以后写模块名称时，千万不能和内置和第三方的同名（新手容易犯错误）。
项目执行文件一般都在项目根目录，如果执行文件嵌套的内存目录，就需要自己手动在sys.path中添加路径。
pycharm中默认会将项目目录加入到sys.path中。
关于导入的方式：
导入本质上是将某个文件中的内容先加载到内存中，然后再去内存中拿过来使用。而在Python开发中常用的导入的方式有2类方式，每类方式都也多种情况。
第一类：import xxxx（开发中，一般多用于导入sys.path目录下的一个py文件）
- 模块级别
├── commons
│ ├── __init__.py
│ ├── convert.py
│ ├── page.py
│ ├── tencent
│ │ ├── __init__.py
│ │ ├── sms.py
│ │ └── wechat.py
│ └── utils.py
├── many.py
└── run.py- 包级别
├── commons
│ ├── __init__.py
│ ├── convert.py
│ ├── page.py
│ └── utils.py
├── third
│ ├── __init__.py
│ ├── ali
│ │ └── oss.py
│ └── tencent
│ ├── __init__.py
│ ├── __pycache__
│ ├── sms.py
│ └── wechat.py
└── run.py第二类：from xxx import xxx 【常用】，一般适用于多层嵌套和导入模块中某个成员的情况。
成员级别：
├── commons
│ ├── __init__.py
│ ├── convert.py
│ ├── page.py
│ └── utils.py
├── many.py
└── run.py提示：基于from模式也可以支持 from many import *，即：导入一个模块中所有的成员（可能会重名，所以用的少）。
模块级别：
├── commons
│ ├── __init__.py
│ ├── convert.py
│ ├── page.py
│ └── utils.py
├── many.py
└── run.py包级别：
├── commons
│ ├── __init__.py
│ ├── convert.py
│ ├── page.py
│ ├── tencent
│ │ ├── __init__.py
│ │ ├── sms.py
│ │ └── wechat.py
│ └── utils.py
├── many.py
└── run.py3. 相对导入
在导入模块时，对于 from xx import xx这种模式，还支持相对到导入。切记，相对导入只能用在包中的py文件中（即：嵌套在文件中的py文件才可以使用，项目根目录下无法使用）。
4. 导入别名
如果项目中导入 成员/模块/包 有重名，那么后导入的会覆盖之前导入，为了避免这种情况的发生，Python支持重命名，即：
from xxx.xxx import xx as xo
import x1.x2 as pg除此之外，有了as的存在，让 import xx.xxx.xxxx.xxx 在调用执行时，会更加简单（「不常用，了解即可」）。
原来：
import commons.page
v1 = commons.page.pagination()现在：
import commons.page as pg
v1 = pg.pagination()5. 主文件
执行一个py文件时：
__name__ = "__main__"导入一个py文件时：
__name__ = "模块名"主文件，其实就是在程序执行的入口文件，例如：
├── commons
│ ├── __init__.py
│ ├── convert.py
│ ├── page.py
│ ├── tencent
│ │ ├── __init__.py
│ │ ├── sms.py
│ │ └── wechat.py
│ └── utils.py
├── many.py
└── run.py我们通常是执行 run.py 去运行程序，其他的py文件都是一些功能代码。当我们去执行一个文件时，文件内部的 __name__变量的值为 main，所以，主文件经常会看到：
import many
from commons import page
from commons import utils
def start():
v1 = many.show()
v2 = page.pagination()
v3 = utils.encrypt()
if __name__ == '__main__':
start()只有是以主文件的形式运行此脚本时start函数才会执行，被导入时则不会被执行。
二、第三方模块
第三方模块6000种左右，pip install 需要这个指令安装的模块,Beautiful_soup,request,Django,flask 等等。Python内部提供的模块有限，所以在平时在开发的过程中，经常会使用第三方模块。而第三方模块必须要先安装才能可以使用，下面介绍常见的3中安装第三方模块的方式。其实，使用第三方模块的行为就是去用别人写好并开源出来的py代码，这样自己拿来就用，不必重复造轮子了。。。。
1. pip（最常用）
这是Python中最最最常用的安装第三方模块的方式。
pip其实是一个第三方模块包管理工具，默认安装Python解释器时自动会安装，默认目录：
MAC系统，即：Python安装路径的bin目录下
/Library/Frameworks/Python.framework/Versions/3.9/bin/pip3
/Library/Frameworks/Python.framework/Versions/3.9/bin/pip3.9
Windows系统，即：Python安装路径的scripts目录下
C:Python39Scriptspip3.exe
C:Python39Scriptspip3.9.exe提示：为了方便在终端运行pip管理工具，我们也会把它所在的路径添加到系统环境变量中。
pip3 install 模块名称默认安装的是最新的版本，如果想要指定版本：
pip3 install 模块名称==版本
例如：
pip3 install django==2.2(1) pip更新
上图的黄色字体提示：目前我电脑上的pip是20.2.3版本，最新的是 20.3.3 版本，如果想要升级为最新的版本，可以在终端执行他提示的命令：
/Library/Frameworks/Python.framework/Versions/3.9/bin/python3.9 -m pip install --upgrade pip注意：根据自己电脑的提示命令去执行，不要用我这里的提示命令哈。
(2) 豆瓣源
pip默认是去 https://pypi.org 去下载第三方模块（本质上就是别人写好的py代码），国外的网站速度会比较慢，为了加速可以使用国内的豆瓣源。因此可以设置镜像源的方式：
一次性使用：
pip3.9 install 模块名称 -i https://pypi.douban.com/simple/永久使用（配置）：
# 在终端执行如下命令
pip3.9 config set global.index-url https://pypi.douban.com/simple/
# 执行完成后，提示在我的本地文件中写入了豆瓣源，以后再通过pip去安装第三方模块时，就会默认使用豆瓣源了。
# 自己以后也可以打开文件直接修改源地址。
Writing to /Users/wupeiqi/.config/pip/pip.conf写在最后，也还有其他的源可供选择（豆瓣应用广泛）：
阿里云：http://mirrors.aliyun.com/pypi/simple/
中国科技大学：https://pypi.mirrors.ustc.edu.cn/simple/
清华大学：https://pypi.tuna.tsinghua.edu.cn/simple/
中国科学技术大学：http://pypi.mirrors.ustc.edu.cn/simple/2. 其他方式
(1) 源码
如果要安装的模块在pypi.org中不存在 或 因特殊原因无法通过pip install 安装时，可以直接下载源码，然后基于源码安装，由于这种方式比较繁琐，这里有想法的可以自己去探索。
(2) 基于wheel
wheel是Python的第三方模块包的文件格式的一种，我们也可以基于wheel去安装一些第三方模块。安装wheel格式支持，这样pip再安装第三方模块时，就可以处理wheel格式的文件了。
pip3.9 install wheel下载第三方的包（wheel格式），例如：
进入下载目录，在终端基于pip直接安装：
pip3 install requests-2.25.1-py2.py3-none-any.whl无论通过什么形式去安装第三方模块，默认模块的安装路径在：
Max系统：
/Library/Frameworks/Python.framework/Versions/3.9/lib/python3.9/site-packages
Windows系统：
C:Python39Libsite-packages提醒：这个目录在sys.path中，所以我们直接在代码中直接导入下载的第三方包是没问题的。
三、内置模块
内置模块200种左右，python解释器自带的模块，time os sys hashlib等等。
Python内置的模块有很多，我们也已经接触了不少相关模块，接下来咱们就来做一些汇总和介绍。
内置模块有很多 & 模块中的功能也非常多，我们是没有办法注意全局给大家讲解，在此我会整理出项目开发最常用的来进行讲解。
1.os模块
OS提供了一些关于文件操作的功能：
import os
# 1. 获取当前脚本绝对路径
abs_path = os.path.abspath(__file__)
print(abs_path)
# 2. 获取当前文件的上级目录
base_path = os.path.dirname( os.path.dirname(路径) ）
print(base_path)
# 3. 路径拼接
p1 = os.path.join(base_path, 'xx')
print(p1)
p2 = os.path.join(base_path, 'xx', 'oo', 'a1.png')
print(p2)
# 4. 判断路径是否存在
exists = os.path.exists(p1)
print(exists)
# 5. 创建文件夹
os.makedirs(路径)
path = os.path.join(base_path, 'xx', 'oo', 'uuuu')
if not os.path.exists(path):
os.makedirs(path)
# 6. 是否是文件夹
file_path = os.path.join(base_path, 'xx', 'oo', 'uuuu.png')
is_dir = os.path.isdir(file_path)
print(is_dir) # False
folder_path = os.path.join(base_path, 'xx', 'oo', 'uuuu')
is_dir = os.path.isdir(folder_path)
print(is_dir) # True
# 7. 删除文件或文件夹
os.remove("文件路径")2. random
此模块提供了和随机数获取相关的方法：
- random.random()：获取从[0.0 , 1.0) 范围内的浮点数。
improt random
print(random.random())
# 0.8595089778726372- random.randint(a,b)：获取[a,b] 范围内的整数。
print(random.randint(3,10))- random.uniform(a,b)：获取[a,b) 范围内的浮点数。 取决于操作系统
print(random.uniform(3,5))- random.shuffle(x)：把参数指定的数据中的元素打乱，其中参数必须是可变数据类型。混洗。（直接修改原列表）
lst = list(range(10))
random.shuffle(lst)
print(lst)
# [4, 6, 2, 7, 0, 8, 9, 3, 5, 1]- random.choice(seq)：函数可以从非空序列中取出一个随机元素。
alist = list('abcdef')
random.choice(alist)- random.choices(population, weights=None, *, cum_weights=None, k=1)函数可以从总体中随机抽取（有放回抽样）出容量为k的样本并返回样本的列表，可以通过参数指定个体的权重，如果没有指定权重，个体被选中的概率均等。
random.choices(alist,k=4)
# ['b', 'f', 'b', 'f']- random.sample(x,k)：从x中随机取k个数据，组成一个列表返回。 （从不可变数据类型中取）（变相打乱元组，数据）
t = (1,2,3)
lst = random.sample(t,len(t))
print(lst)小应用：验证码
import random
def get_random_code(length=6):
data = []
for i in range(length):
v = random.randint(65,90)
data.append(chr(v))
return ''.join(data)
code = get_random_code()
print(code)关于内置模块还有很多，这里我们不做更多的介绍，会在后面继续更新...
四、项目开发规范
现阶段，我们在开发一些程序时（终端运行），应该遵循一些结构的规范，让你的系统更加专业。
1. 单文件应用
当基于python开发简单应用时（一个py文件就能搞定），需要注意如下几点。
"""
1.文件注释
"""
# 2.导包（内置，第三方，自定义）
import re
import random
import requests
from openpyxl import load_workbook
# 3.全局变量大写
DB = "XXX"
# 4.函数名规范，函数功能注释
def do_something():
""" 函数注释 """
# TODO # 5.待完成时，下一期实现xxx功能
for i in range(10):
pass
def run():
""" 函数注释 """
# 对功能代码进行注释 # 6.部分功能代码注释
text = input(">>>")
print(text)
# 7.主文件
if __name__ == '__main__':
run()2. 单可执行文件
新创建一个项目，假设名字叫 【crm】，可以创建如下文件和文件夹来存放代码和数据。
crm
├── app.py 文件，程序的主文件（尽量精简）
├── config.py 文件，配置文件（放相关配置信息，代码中读取配置信息，如果想要修改配置，即可以在此修改，不用再去代码中逐一修改了）
├── db 文件夹，存放数据
├── files 文件夹，存放文件
├── src 包，业务处理的代码
└── utils 包，公共功能3. 多可执行文件
新创建项目，假设名称叫【killer】，可以创建如下文件和文件夹来存放代码和数据。
killer
├── bin 文件夹，存放多个主文件（可运行）
│ ├── app1.py
│ └── app2.py
├── config 包，配置文件
│ ├── __init__.py
│ └── settings.py
├── db 文件夹，存放数据
├── files 文件夹，存放文件
├── src 包，业务代码
│ └── __init__.py
└── utils 包，公共功能
└── __init__.py4. 项目结构
设计项目目录结构的作用：
- 可读性高: 不熟悉这个项目代码的人，一眼就能看懂目录结构，知道程序启动脚本是哪个，测试目录在哪儿，配置文件在哪儿等等。从而非常快速的了解这个项目。
- 可维护性高: 定义好组织规则后，维护者就能很明确地知道，新增的哪个文件和代码应该放在什么目录之下。这个好处是，随着时间的推移，代码/配置的规模增加，项目结构不会混乱，仍然能够组织良好。
较好的目录结构方式（推荐）
- bin是一个存放启动文件的目录,不管你文件的名字叫什么你只要放到bin目录下大家就知道这是一个启动文件：
#===============>start.py
# 开启项目的start文件。
import sys,os
BASE_DIR=os.path.dirname(os.path.dirname(os.path.abspath(__file__)))
sys.path.append(BASE_DIR)
from core import src
if __name__ == '__main__':
src.run()- cores是一个存放项目的主逻辑,比如购物车,里边写的就是登陆充值购买等功能；
#===============>src.py
# 主要逻辑部分：
# 核心逻辑，代码放在这。
from conf import settings
from lib import common
import time
logger=common.get_logger(__name__)
current_user={'user':None,'login_time':None,'timeout':int(settings.LOGIN_TIMEOUT)}
def auth(func):
def wrapper(*args,**kwargs):
pass
return wrapper
@auth
def buy():
print('buy...')
@auth
def run():
print('''
购物
查看余额
转账- lib是存放有一个公共组件的目录,什么是公共组件,就是在这个项目中陪别的功能频繁使用的功能；
#===============>common.py
# 公共组件放在这里：公共功能部分。
from conf import settings
import logging
import logging.config
import json
def get_logger(name):
logging.config.dictConfig(settings.LOGGING_DIC) # 导入上面定义的logging配置
logger = logging.getLogger(name) # 生成一个log实例
return logger
def conn_db():
db_path=settings.DB_PATH
dic=json.load(open(db_path,'r',encoding='utf-8'))
return dic- conf 是一个存放配置文件的目录,配置文件就是文件中的一些全局变量移到这里；
#===============>settings.py
# 配置文件，放一些路径或者信息等配置
import os
BASE_DIR=os.path.dirname(os.path.dirname(os.path.abspath(__file__)))
DB_PATH=os.path.join(BASE_DIR,'db','db.json')
LOG_PATH=os.path.join(BASE_DIR,'log','access.log')
LOGIN_TIMEOUT=5- db是存放这个项目需要使用到的一些文件；
// ===============>db.json
// 重要数据放在这里
{
"students":[
{"name":"lisa","age":18},
{"name":"jack","age":18},
// ...
]
}- log是这个项目需要记录的日志文件存放位置；
"""
logging配置
"""
# 定义三种日志输出格式
standard_format = '[%(asctime)s][%(threadName)s:%(thread)d][task_id:%(name)s][%(filename)s:%(lineno)d]'
'[%(levelname)s][%(message)s]' #其中name为getlogger指定的名字
simple_format = '[%(levelname)s][%(asctime)s][%(filename)s:%(lineno)d]%(message)s'
id_simple_format = '[%(levelname)s][%(asctime)s] %(message)s'
# log配置字典
LOGGING_DIC = {
# xxx
}5. 关于README的内容
每个项目都应该有的一个文件，目的是能简要描述该项目的信息，让读者快速了解这个项目。它需要说明以下几个事项:
- 软件定位，软件的基本功能。
- 运行代码的方法: 安装环境、启动命令等。
- 简要的使用说明。
- 代码目录结构说明，更详细点可以说明软件的基本原理。
- 常见问题说明。
五、总结
模块化开发是Python编程中的一个重要实践。通过将代码分解为独立的模块，我们可以更好地管理、组织和复用代码。模块化开发使得我们的项目更易于扩展、维护和测试，并且还可以加速开发过程。在实际应用中，我们可以采用各种技术和工具来实现模块化开发，如使用Python的内置模块、第三方库、包管理工具等。通过运用模块化开发的原则和技巧，我们能够编写出结构清晰、易于理解和更具可持续性的Python代码。
