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模块

模块是 Python 代码的组织单元，每个 .py 文件都是一个模块。模块化设计有助于代码复用和维护。

导入模块

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# 导入整个模块
import math
print(math.sqrt(16))  # 4.0

# 导入特定内容
from math import sqrt, pi
print(sqrt(9))  # 3.0

# 别名
import numpy as np
from datetime import datetime as dt
  • 适用场景：import 适用于需要复用其他模块功能的场景，from ... import 适用于仅需部分功能的情况，别名适用于简化模块名称。

创建模块

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# mymodule.py
"""这是一个示例模块"""

def greet(name):
    return f"Hello, {name}!"

PI = 3.14159

# main.py
import mymodule
print(mymodule.greet("Alice"))  # Hello, Alice!
  • 适用场景：模块化设计适用于需要将功能拆分为独立单元的场景，例如工具库或功能模块。

name 属性

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# mymodule.py
if __name__ == "__main__":
    print("模块直接运行")
else:
    print("模块被导入")
  • 解释：__name__ 属性用于区分模块是直接运行还是被导入，适用于模块测试和功能隔离。

模块的搜索路径

Python 按以下顺序查找模块：

  1. 当前目录：优先查找当前脚本所在目录。
  2. 环境变量 PYTHONPATH：查找 PYTHONPATH 指定的目录。
  3. 标准库路径：查找 Python 安装目录下的标准库。
  4. 第三方库路径：查找 site-packages 目录。
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import sys
print(sys.path)  # 查看模块搜索路径
  • 解释：了解模块搜索路径有助于解决导入问题。
  • 适用场景：适用于需要自定义模块路径的场景。

模块的缓存机制

Python 使用 sys.modules 缓存已导入的模块，避免重复导入。

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import sys
import math

print("math" in sys.modules)  # True
  • 解释：模块缓存提高了导入效率，但也可能导致问题（如动态修改模块）。
  • 适用场景：适用于需要调试模块导入的场景。

模块的重新加载

importlib.reload 用于重新加载模块，适用于开发调试。

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import importlib
import mymodule

# 修改 mymodule.py 后
importlib.reload(mymodule)
  • 解释：reload 可以强制重新加载模块，但需谨慎使用。
  • 适用场景：适用于需要动态更新模块的场景。

模块搜索路径

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import sys
print(sys.path)  # 查看模块搜索路径

# 添加自定义路径
sys.path.append("/path/to/modules")
  • 解释：Python 在导入模块时会搜索 sys.path 中的路径，可以通过修改路径扩展模块搜索范围。

实践练习

练习1：配置模块

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# config.py
DEBUG = True
API_KEY = "12345"

# app.py
from config import DEBUG, API_KEY

if DEBUG:
    print(f"使用测试API: {API_KEY}")

练习2：工具模块

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# utils.py
def add(a, b):
    return a + b

def multiply(a, b):
    return a * b

# main.py
from utils import add, multiply
print(add(3, 5))  # 8

小结

模块化设计提高了代码的可维护性和重用性。