9.1 包

如果编写一个较大的程序，我们并不真的想在顶层将其组织为一个个独立文件的大型集合。本节对包（package）进行介绍。

模块

任何一个 Python 源文件称为一个模块（module）。

# foo.py
def grok(a):
    ...
def spam(b):
    ...

一条 import 语句加载并执行一个模块。

# program.py
import foo
a = foo.grok(2)
b = foo.spam('Hello')
...

包 vs 模块

对于较大的代码集合，通常将模块组织到包中。

# From this
pcost.py
report.py
fileparse.py
# To this
porty/
    __init__.py
    pcost.py
    report.py
    fileparse.py

首先，选择一个名字并用该名字创建顶级目录。如上述的 porty （显然，第一步最重要的是选择名字）。

接着，添加 __init__.py 文件到该目录中。__init__.py 文件可以是一个空文件。

最后，把源文件放到该目录中。

使用包

包用作导入的命名空间。

这意味着现在有了多级导入。

import porty.report
port = porty.report.read_portfolio('port.csv')

导入语句还有其它变体：

from porty import report
port = report.read_portfolio('portfolio.csv')
from porty.report import read_portfolio
port = read_portfolio('portfolio.csv')

两个问题

这种方法存在两个主要的问题：

同一包内不同文件之间的导入无效。
包中的主脚本无效。

因此，基本上一切导入都是无效的，但是，除此之外，程序还是可以工作的。

问题：导入

现在，在导入的时候，同一包内的不同文件之间的导入必须包含包名。请记住这个结构：

porty/
    __init__.py
    pcost.py
    report.py
    fileparse.py

根据上述规则（同一包内的不同文件之间的导入必须包含包名）修改后的导入示例：

# report.py
from porty import fileparse
def read_portfolio(filename):
    return fileparse.parse_csv(...)

所有的导入都是绝对的，而不是相对的。

# report.py
import fileparse    # BREAKS. fileparse not found
...

相对导入

除了使用包名直接导入，还可以使用使用 . 引用当前的包。

# report.py
from . import fileparse
def read_portfolio(filename):
    return fileparse.parse_csv(...)

语法:

from . import modname

使用上述语法使得重命名包变得容易。

问题：主脚本

将包内的子模块作为主脚本运行会导致程序中断：

bash $ python porty/pcost.py # BREAKS
...

原因：你正在运行单个脚本，而 Python 不知道包的其余部分（sys.path 是错误的）。

所有的导入都会中断。要想解决这个问题，需要以不同的方式运行程序，可以使用 -m 选项。

bash $ python -m porty.pcost # WORKS
...

`init.py` 文件

该文件的主要目的是将模块组织在一起。

例如：

# porty/__init__.py
from .pcost import portfolio_cost
from .report import portfolio_report

这使得导入的时候名字出现在顶层。

from porty import portfolio_cost
portfolio_cost('portfolio.csv')

而不是使用多级导入：

from porty import pcost
pcost.portfolio_cost('portfolio.csv')

脚本的另一种解决方案

如前所述，需要使用 -m package.module 运行包内的脚本。

bash % python3 -m porty.pcost portfolio.csv

还有另一种选择：编写一个新的顶级脚本。

#!/usr/bin/env python3
# pcost.py
import porty.pcost
import sys
porty.pcost.main(sys.argv)

脚本位于包外面。目录结构如下：

pcost.py       # top-level-script
porty/         # package directory
    __init__.py
    pcost.py
    ...

应用结构

代码组织和文件结构是应用程序可维护性的关键。

对于 Python 而言，没有“放之四海而皆准”的方法，但是一个适用于多种问题的结构就是这样：

porty-app/
  README.txt
  script.py         # SCRIPT
  porty/
    # LIBRARY CODE
    __init__.py
    pcost.py
    report.py
    fileparse.py

顶级 porty-app 目录是所有其他内容的容器——这些内容包括文档，顶级脚本，用例等。

同样，顶级脚本（如果有）需要放置在代码包之外（包的上一层）。

#!/usr/bin/env python3
# porty-app/script.py
import sys
import porty
porty.report.main(sys.argv)

练习

此时，我们有了一个包含多个程序的目录：

pcost.py          # computes portfolio cost
report.py         # Makes a report
ticker.py         # Produce a real-time stock ticker

同时，还有许多具有各种功能的支持模块：

stock.py          # Stock class
portfolio.py      # Portfolio class
fileparse.py      # CSV parsing
tableformat.py    # Formatted tables
follow.py         # Follow a log file
typedproperty.py  # Typed class properties

在本次练习中，我们将整理这些代码并将它们放入一个通用包中。

练习 9.1：创建一个简单的包

请创建一个名为 porty 的目录并将上述所有的 Python 文件放入其中。另外，在 porty 目录中创建一个空的 __init__.py 文件。最后，文件目录看起来像这样：

porty/
    __init__.py
    fileparse.py
    follow.py
    pcost.py
    portfolio.py
    report.py
    stock.py
    tableformat.py
    ticker.py
    typedproperty.py

请将 porty 目录中的 __pycache__ 目录移除。该目录包含了之前预编译的 Python 模块。我们想重新开始。

尝试导入包中的几个模块：

>>> import porty.report
>>> import porty.pcost
>>> import porty.ticker

如果这些导入失败，请进入到合适的文件中解决模块导入问题，使其能够包括相对导入。例如，import fileparse 语句可以像下面这样进行修改：

# report.py
from . import fileparse
...

如果有类似于 from fileparse import parse_csv 这样的语句，请像下面这样修改代码：

# report.py
from .fileparse import parse_csv
...

练习 9.2：创建应用目录

对应用而言，将所有代码放到“包”中通常是不够的。有时，支持文件，文档，脚本等文件需要放到 porty/ 目录之外。

请创建一个名为 porty-app 的新目录。然后将我们在练习 9.1 中创建的 porty 目录移动到 porty-app 目录中。接着，复制测试文件 Data/portfolio.csv 和 Data/prices.csv 到 porty-app 目录。另外，在 porty-app 目录下创建一个 README.txt 文件，该文件包含一些有关自己的信息。现在，代码的组织结构像下面这样：

porty-app/
    portfolio.csv
    prices.csv
    README.txt
    porty/
        __init__.py
        fileparse.py
        follow.py
        pcost.py
        portfolio.py
        report.py
        stock.py
        tableformat.py
        ticker.py
        typedproperty.py

要运行代码，需要确保你现在正在顶级目录 porty-app/ 下。例如，从终端运行：

shell % cd porty-app
shell % python3
>>> import porty.report
>>>

尝试将之前的脚本作为主程序运行：

shell % cd porty-app
shell % python3 -m porty.report portfolio.csv prices.csv txt
      Name     Shares      Price     Change
---------- ---------- ---------- ----------
        AA        100       9.22     -22.98
       IBM         50     106.28      15.18
       CAT        150      35.46     -47.98
      MSFT        200      20.89     -30.34
        GE         95      13.48     -26.89
      MSFT         50      20.89     -44.21
       IBM        100     106.28      35.84
shell %

练习 9.3：顶级脚本

使用 python -m 命令通常有点怪异。可能需要编写一个顶级脚本来处理奇怪的包。请创建一个生成上述报告的脚本 print-report.py：

#!/usr/bin/env python3
# print-report.py
import sys
from porty.report import main
main(sys.argv)

然后把脚本 print-report.py放到顶级目录 porty-app/ 中。并确保可以在 porty-app/ 目录下运行它：

shell % cd porty-app
shell % python3 print-report.py portfolio.csv prices.csv txt
      Name     Shares      Price     Change
---------- ---------- ---------- ----------
        AA        100       9.22     -22.98
       IBM         50     106.28      15.18
       CAT        150      35.46     -47.98
      MSFT        200      20.89     -30.34
        GE         95      13.48     -26.89
      MSFT         50      20.89     -44.21
       IBM        100     106.28      35.84
shell %

最后，代码的组织结构应该下面这样：

porty-app/
    portfolio.csv
    prices.csv
    print-report.py
    README.txt
    porty/
        __init__.py
        fileparse.py
        follow.py
        pcost.py
        portfolio.py
        report.py
        stock.py
        tableformat.py
        ticker.py
        typedproperty.py

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9.1 包

9.1 包

模块

包 vs 模块

使用包

两个问题

问题：导入

相对导入

问题：主脚本

__init__.py 文件

脚本的另一种解决方案

应用结构

练习

练习 9.1：创建一个简单的包

练习 9.2：创建应用目录

练习 9.3：顶级脚本

`init.py` 文件