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Python自学 - “包”的创建与使用(从头晕到了然)

article 2025/1/15 10:31:39

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1 Python自学 - “包”的创建与使用(从头晕到了然)

相对于模块，包是一个更大的概念，按照业界的开发规范，1个代码文件不要超过1000行，稍微有点规模的任务就超过这个代码限制了，必然需要多个文件来管理，对于这种包含多个代码文件的模块集，我们一般通过单独新建文件夹来管理，而这个文件夹及里面的文件，我们就称之为包。
包里面还可以放文件夹，子文件夹里面还可以放代码文件。

约束
- 包的文件夹里面必须要有__init__.py文件，子文件夹也需要有，该文件可以是空文件，也可以包含python代码(初始化包级别的变量、导入模块或子包等)，当执行import语句时，包中的__init__.py会执行。

1.1 创建包

假设我们要构造一个人类社会的包，包名叫social，在social中还会包含多个子包：人(human)、学生(student)、工人(worker)…

目录结构如下：

social
├── __init__.py
├── human
│   ├── __init__.py
│   └── human.py
├── student
│   ├── __init__.py
│   └── student.py
└── worker
    ├── __init__.py
    └── worker.py

1.2 使用包

本节主要讨论__init__.py文件内容对包使用方式的影响，主要涉及包的导入路径。

1.2.1 `init.py`全空时的使用方式

包中所有目录包括子目录下的__init__.py文件全部为空

示例1：__init__.py全空时包的使用方式

import social.human.human
h1 = social.human.human.Human('小飞棍', 22, '男')
print(h1)

输出：

Human, name:小飞棍, age:22, gender:男.

点评：这种方式，在使用对象Human时，需要输入一长串路径，非常麻烦，并不是一种好的方式
问题：为什么使用Human对象的命名空间如此之深？
我们对social.human.human.Human拆分从前到后理解如下：

social: 表示包的根目录(或者说包名，本质还是目录名)
human：对应social目录下的子目录human。
human：对应子目录human下的human.py文件。
Human：对应human.py文件中的class Human。

请读者回头阅读前文中的目录结构！

示例2：__init__.py全空时包的使用方式-改进

import social.human.human as H
h1 = H.Human('小飞棍', 22, '男')
print(h1)

输出：

Human, name:小飞棍, age:22, gender:男.

点评：在导入时使用了别名，将一长串的模块名，指定别名H，在使用对象时，只需要使用别名H来指定命名空间。

示例3：__init__.py全空时包的使用方式-改进2
本示例中，使用from关键字导入对象，大家关注路径：social.human.human直接指定到了human.py文件，所以此时import *已经可以够得着Human对象了，因此，在代码中可以直接使用Human声明对象。

from social.human.human import *
h1 = Human('小飞棍', 22, '男')
print(h1)

输出：

Human, name:小飞棍, age:22, gender:男.

1.2.2 包的根目录下的`init.py`加上导入子包语句

包social根目录下的__init__.py使用import导入子包，而子包下的__init__.py仍然为空。

social根目录下的__init__.py文件内容：

from . import human
from . import student
from . import worker

这里的"."是相对路径，因为social目录下就是子包的目录名human

示例4：包的根目录__init__.py内容完整时的包使用示例

import social
h1 = social.human.human.Human('小飞棍', 22, '男')
print(h1)

输出：

Human, name:小飞棍, age:22, gender:男.

点评：差评！必须差评！__init__.py为空时使用Human对象就这么一长串：social.human.human.Human，__init__.py写了import语句，还要这么长一串，那__init__.py不是白写了！
亲，我知道你很急，但是请你先不要急！我们来掰扯一下！
social目录下执行了from . import human，这里的from .中的“.”表示当前目录，本质还是social，然后导入了human只是social下的子目录human，所以，在social的命名空间，social.human只能够到social目录下的子目录human。
要够到human.py文件，还要再加一层.human,最后才能够到Human类。
但是你得到了一个好处，import social这句不是短了？！

示例5：根目录的__init__.py导入时多走一层
social根目录下的__init__.py文件内容：

from .human import human  #只改human子包引用方式，以示区别
from . import student
from . import worker

包的导入及使用代码(如果代码不变)：

import social
h1 = social.human.human.Human('小飞棍', 22, '男')
print(h1)

输出：

Traceback (most recent call last):
  File "D:\TYYSOFT\Study\Python\test_package.py", line 2, in <module>
    h1 = social.human.human.Human('小飞棍', 22, '男')
AttributeError: module 'social.human.human' has no attribute 'human'

点评：__init__.py已经多走了一步，但是执行代码中没有退一步，踩到脚了，出错了！

正确的导入及使用代码：

import social   #这里已经够到了human.py
h1 = social.human.Human('小飞棍', 22, '男')
print(h1)

输出：

Human, name:小飞棍, age:22, gender:男.

点评：因为在__init__.py中执行了from .human import human，from .human语句中，“.”表示当前目录(social)，然后接着是子目录(human)，from这半句已经进入到了social/human子目录，后半句import human相当于把human.py已经拿到了social命名空间下，因此：social.human已经够到了human.py文件！
顺理成章的social.human.Human就够到了Human类。

1.2.3 根目录下的`init.py`和子目录下的`init.py`关系

读者可能会有疑惑，根目录下有__init__.py文件，子目录下也有__init__.py文件，那这些__init__.py文件有什么关系呢？
一切与import语句强相关：
import social: 执行包目录social下的__init__.py文件
import social.human: 执行目录social/human下的__init__.py文件

1.2.4 子包引用子包

子包student中的Student类需要继承Human类，因此，需要导入human.py模块

student.py代码示例：

from social.human.human import *
class Student(Human):
    def __init__(self, name, age, gender, grade):
        self.grade = grade
        super().__init__(name, age, gender)

    def __str__(self):
        return f"Student: (name: {self.name}, age: {self.age}, gender: {self.gender}, grade: {self.grade})"

注：这里使用了绝对路径，也可以使用相对路径：from ..human.human import *

主程序代码：

import social.student.student as ST
std = ST.Student("小飞棍", 18, '男', '9')
print(std)

输出：

Student: (name: 小飞棍, age: 18, gender: 男, grade: 9)

1.2.5 对`from social import *`的定制

from xxx import *一般会把xxx包下的所有对象都导入到当前命名空间，那如果想隐藏某些细节，或仅仅是为了防止对象冲突该怎么办呢？

此时会用到__init__.py文件中的变量__all__
__init__.py示例：

from . import human
from . import student
from . import worker

__all__ = ['human', 'student']

读者请注意：__all__变量只填写了两个模块：human和student，而没有worker

执行代码：

from social import *
print(dir(human))
print(dir(student))
print(dir(worker))

输出：

['__builtins__', '__cached__', '__doc__', '__file__', '__loader__', '__name__', '__package__', '__path__', '__spec__', 'human']
['__builtins__', '__cached__', '__doc__', '__file__', '__loader__', '__name__', '__package__', '__path__', '__spec__']
Traceback (most recent call last):
  File "D:\TYYSOFT\Study\Python\test_package.py", line 4, in <module>
    print(dir(worker))
NameError: name 'worker' is not defined

点评：代码报错，提示worker找不到！