与函数类似，模块也分为标准库模块和用户自定义模块。 Python标准库提供了操作系统功能、网络通信、文本处理、文件处理、数学运算等基 本的功能。比如： random(随机数)、math(数学运算)、 time(时间处理)、 file(文件处理)、 os(和操作系统交互)、sys(和解释器交互)等。 另外，Python还提供了海量的第三方模块，使用方式和标准库类似。功能覆盖了能想象到的所有领域，比如：科学计算、WEB开发、大数据、人工智能、图形系统等。

模块(module)对应于Python源代码文件(.py文件)。模块中可以定义变量、函数、 类、普通语句。 这样，我们可以将一个 Python程序分解成多个模块，便于后期的重 复应用。 模块化编程（Modular Programming）将一个任务分解成多个模块。每个模块就像一个积木一样，便于后期的反复使用、反复搭建。 模块化编程有如下几个重要优势：

模块化编程的一般流程：

API(Application Programming Interface 应用程序编程接口)是用于描述模 块中提供的函数和类的功能描述和使用方式描述。 模块化编程中，首先设计的就是模块的API（即要实现的功能描述），然后开始编 码实现API中描述的功能。最后，在其他模块中导入本模块进行调用。 通过help(模块名)查看模块的API。 一般使用时先导入模块 然后通过help函数查看。

也可以在python的api文档中查询。首先进入python的安装目录下的docs子目录： 双击打开chm文档，即可通过索引输入“math”查询到对应的API内容：

每个模块都有一个名称，通过特殊变量__name__可以获取模块的名称。在正常情况下，模块名字对应源文件名。 仅有一个例外，就是当一个模块被作为程序入口时（主 程序、交互式提示符下），它的__name__的值为“main”。可以根据这个特 点，将模块源代码文件中的测试代码进行独立的处理。例如： import math math.name #输出’math’ 通过__name==“main”独立处理模块的测试代码

在模块的第一行增加一个文档字符串，用于描述模块的相关功能。然后，通过 __doc__可以获得文档字符串的内容。

模块化设计的好处之一就是“代码复用性高”。写好的模块可以被反复调用，重复使用。 模块的导入就是“在本模块中使用其他模块”。

import 语句的基本语法格式如下： import 模块名 #导入一个模块 import 模块1，模块2… #导入多个模块 import 模块名 as 模块别名 #导入模块并使用新名字

import 加载的模块分为四个通用类别： a.使用 python编写的代码（.py 文件）； b.已被编译为共享库或DLL 的C或 C++扩展； c.包好一组模块的包 d.使用 C编写并链接到 python解释器的内置模块； 一般通过 import 语句实现模块的导入和使用，import 本质上是使用了内置函数__import__()。 通过 import 导入一个模块时，python解释器进行执行，最终会生成一个对象， 这个对象就代表了被加载的模块。 math 模块被加载后，实际会生成一个 module 类的对象，该对象被 math变量引用。我们可以通过 math 变量引用模块中所有的内容。 通过import导入多个模块，本质上也是生成多个module类的对象而已。 有时候，也需要给模块起个别名，本质上，这个别名仅仅是新创建一个变量引用加 载的模块对象而已。

Python中可以使用from…import 导入模块中的成员。基本语法格式如下： from 模块名 import 成员1，成员2，… 如果希望导入一个模块中的所有成员，则可以采用如下方式： from 模块名 import * 【注】尽量避免“from 模块名 import ”这种写法。 它表示导入模块中所有的不 是以下划线(_)开头的名字都导入到当前位置。 但你不知道你导入什么名字，很有可能 会覆盖掉你之前已经定义的名字。而且可读性极其的差。一般生产环境中尽量避免使用， 学习时没有关系。

import 导入的是模块。from…import 导入的是模块中的一个函数/一个类。 如果进行类比的话，import 导入的是“文件”，要使用该“文件”下的内容，必 须前面加“文件名称”。from…import 导入的是文件下的“内容”，直接使用这 些“内容”即可，前面再也不需要加“文件名称”了。

import 语句本质上就是调用内置函数__import__()，可以通过它实现动态导入。给__import__()动态传递不同的的参数值，就能导入不同的模块。

当导入一个模块时， 模块中的代码都会被执行。不过，如果再次导入这个模块， 则不会再次执行。 Python的设计者为什么这么设计？因为，导入模块更多的时候需要的是定义模块 中的变量、函数、对象等。这些并不需要反复定义和执行。“只导入一次 import-only-once”就成了一种优化。 一个模块无论导入多少次，这个模块在整个解释器进程内有且仅有一个实例对象。

重新加载 有时候确实需要重新加载一个模块，这时候可以使用： importlib.reload()

当一个项目中有很多个模块时，需要再进行组织。将功能类似的模块放到一起， 形成了“包”。本质上，“包”就是一个必须有__init__.py的文件夹。典型结构如下： 包下面可以包含“模块(module)”，也可以再包含“子包(subpackage)”。就像文件 夹下面可以有文件，也可以有子文件夹一样。 上图中，a是上层的包，下面有一个子包：aa。可以看到每个包里面都有__init__.py 文件。

在pycharm 开发环境中创建包，非常简单。在要创建包的地方单击右键：New–>Python package 即可。pycharm会自动生成带有__init__.py文件的包。

导入包的本质其实是“导入了包的__init__.py”文件。也就是说，”import pack1”意味着执行了包pack1 下面的__init__.py 文件。 这样，可以在__init__.py 中批量导入我们需要的模块，而不再需要一个个导入。 对于__init__.py的三个核心作用：

【注】 python的设计者非常巧妙的通过__init__.py 文件将包转成了模块的操作。因此，可以说“包的本质还是模块”。

import * 这样的语句理论上是希望文件系统找出包中所有的子模块，然后导入它们。 这可能会花长时间等。Python 解决方案是提供一个明确的包索引。 这个索引由 init.py 定义 all 变量，该变量为一列表，如上例 a 包下的 init.py 中，可定义 all = [“module_A”,“module_A2”] 这意味着， from sound.effects import * 会从对应的包中导入以上两个子模块； 【注】尽管提供 import * 的方法，仍不建议在生产代码中使用这种写法。

如果是子包内的引用，可以按相对位置引入子模块 以 aa包下的module_AA中导入a 包下内容为例： from … import module_A #…表示上级目录 .表示同级目录 from . import module_A2 #.表示同级目录

当导入某个模块文件时， Python 解释器去哪里找这个文件呢？只有找到这个文 件才能读取、装载运行该模块文件。它一般按照如下路径寻找模块文件（按照顺序寻找，找 到即停不继续往下寻找）：

当任何一个python程序启动时，就将上面这些搜索路径(除内置模块以外的路径)进行收集， 放到 sys 模块的path 属性中（sys.path）。 使用sys.path查看和临时修改搜索路径 pythonpath环境变量的设置 windows 系统中通过如下操作添加和设置 pythonpath 环境变量。 和java添加环境变量一样， .pth文件的写法 在site-packages 目录下添加.pth文件。并在文件中增加内容：

【注】

当完成了某个模块开发后，可以将他对外发布，其他开发者也可以以“第三方扩展 库”的方式使用我们的模块。按照如下步骤即可实现模块的发布：

执行完毕后，目录结构变为：

将发布安装到你的本地计算机上。仍在 cmd命令行模式下操作，进 setup.py所在目 录，键入命令： python setup.py install 安装成功后，进入 python目录/Lib/site-packages 目录（第三方模块都安装的这 里,python解释器执行时也会搜索这个路径）： 安装成功后，直接使用 import 导入即可。 import baizhanMath2.demo1

将自己开发好的模块上传到 PyPI网站上，将成为公开的资源，可以让全球用户自由使 用。按照如下步骤做，很容易就实现上传模块操作。 注册PyPI网站 注册 PyPI网站：http://pypi.python.org 【注意】会发送一封邮件到你的邮箱。请点击验证后继续下面的步骤。 创建用户信息文件.pypirc ·方式 1： 使用命令(适用 Linux) 输入并执行后 python setup.py register ，然后输入用户名和密码，即可。 ·方式 2：使用文件（适用 windows,Linux） 在用户的家目录里创建一个文件名为.pypirc, 内容为：

【注】 Linux的家目录： ~/.pypirc Windows 的家目录是： c:/user/用户名 在windows 下直接创建不包含文件名的文件会失败，因此创建时文件名为“.pypirc.”， 前后都有两个点即可。

上传并远程发布 进入 setup.py文件所在目录，使用命令“python setup.py sdist upload”，即可以 将模块代码上传并发布。 管理你的模块 登录 pypi官网，可以看到： 如果你的模块已经上传成功，那么当你登录PyPI 网站后应该能在右侧导航栏看到管理 入口。 点击包名进去后你可以对你的模块进行管理，当然你也可以从这里删除这个模块。

模块发布完成后，其他人只需要使用pip就可以安装你的模块文件。比如： pip install package-name 如果你更新了模块，别人可以可以通过–update 参数来更新： pip install package-name update

Python中库是借用其他编程语言的概念，没有特别具体的定义。模块和包侧重于代码 组织，有明确的定义。 一般情况，库强调的是功能性，而不是代码组织。通常将某个功能的“模块的集合”， 称为库。

Python拥有一个强大的标准库。Python 语言的核心只包含数字、字符串、列表、字典、 文件等常见类型和函数，而由 Python 标准库提供了系统管理、网络通信、文本处理、数据 库接口、图形系统、XML 处理等额外的功能。

Python标准库的主要功能有：

目前学过的有：random、math、time、file、os、sys 等模块。可以通过 random模 块实现随机数处理、math 模块实现数学相关的运算、time 模块实现时间的处理、file 模块 实现对文件的操作、OS 模块实现和操作系统的交互、sys 模块实现和解释器的交互。

强大的标准库奠定了python发展的基石，丰富和不断扩展的第三方库是python 壮大 的保证。PyPI官网：https://pypi.org 发布的第三方库达到了十多万种，众多的开发者为 Python 贡献了自己的力 量。 表 常用第三方库大汇总

PyPI(Python Package Index)是python官方的第三方库的仓库，所有人都可以下载第三 方库或上传自己开发的库到 PyPI。PyPI 推荐使用 pip包管理器来下载第三方库。 pip 是一个现代的，通用的 Python 包管理工具。提供了对 Python 包的查找、下载、安 装、卸载的功能。pip可正常工作在 Windows、Mac OS、Unix/Linux 等操作系统上，但 是需要至少2.6+和3.2+的CPython或 PyPy的支持。python 2.7.9 和3.4 以后的版本已 经内置累 pip程序，所以不需要安装。

第三方库有数十万种之多，以 pillow 库为例讲解第三方扩展库的安装。pillow 是 Python平台事实上的图像处理标准库。 第一种方式：命令行下远程安装 以安装第三方 pillow图像库为例，在命令行提示符下输入：pip install pillow 安装完成后，我们就可以开始使用。 安装完，输入 pip show pillow， 进行确认。

第二种方式：Pycharm中直接安装到项目中 在Pycharm 中，依次点击：file–>setting–>Project 本项目名–>Project Interpreter，点击“+”，然后输入要安装的第三方库“pillow”,再点击按钮“Install Package”，等待 安装即可，几秒种后，即提示安装成功。 这样，就可以在项目中直接使用第三方库 pillow了。