Mô-đun và Gói

Trong lập trình, một mô-đun là một đoạn phần mềm có một chức năng cụ thể. Ví dụ, khi xây dựng trò chơi ping pong, một mô-đun có thể chịu trách nhiệm cho logic của trò chơi, và một mô-đun khác vẽ trò chơi trên màn hình. Mỗi mô-đun bao gồm một tệp khác nhau, có thể được chỉnh sửa riêng biệt.

Viết mô-đun

Mô-đun trong Python chỉ là các tệp Python với phần mở rộng .py. Tên của mô-đun giống với tên của tệp. Một mô-đun Python có thể có một tập hợp các hàm, lớp, hoặc biến được định nghĩa và thực hiện. Ví dụ trên bao gồm hai tệp:

mygame/

• mygame/game.py

• mygame/draw.py

Script Python game.py thực hiện trò chơi. Nó sử dụng hàm draw_game từ tệp draw.py, hay theo cách khác là mô-đun draw thực hiện logic để vẽ trò chơi trên màn hình.

Các mô-đun được nhập từ các mô-đun khác sử dụng lệnh import. Trong ví dụ này, script game.py có thể trông giống như sau:

Mô-đun draw có thể trông giống như sau:

Trong ví dụ này, mô-đun game nhập mô-đun draw, cho phép nó sử dụng các hàm đã triển khai trong mô-đun đó. Hàm main sử dụng hàm cục bộ play_game để chạy trò chơi, và sau đó vẽ kết quả của trò chơi bằng cách sử dụng một hàm đã được triển khai trong mô-đun draw gọi là draw_game. Để sử dụng hàm draw_game từ mô-đun draw, chúng ta cần chỉ định mô-đun nào đã triển khai hàm đó, sử dụng toán tử dấu chấm. Để tham chiếu đến hàm draw_game từ mô-đun game, chúng ta cần nhập mô-đun draw và sau đó gọi draw.draw_game().

Khi lệnh import draw chạy, bộ phiên dịch Python tìm kiếm một tệp trong thư mục nơi script được thực thi với tên mô-đun và phần .py. Trong trường hợp này, nó sẽ tìm kiếm draw.py. Nếu nó được tìm thấy, nó sẽ được nhập. Nếu không tìm thấy, nó sẽ tiếp tục tìm kiếm các mô-đun tích hợp sẵn.

Bạn có thể đã nhận thấy rằng khi nhập một mô-đun, một tệp .pyc được tạo ra. Đây là một tệp Python đã biên dịch. Python biên dịch các tệp thành mã byte Python để nó không phải phân tích các tệp mỗi khi mô-đun được tải. Nếu một tệp .pyc tồn tại, nó sẽ được tải thay vì tệp .py. Quá trình này khá trong suốt với người dùng.

Nhập các đối tượng của mô-đun vào không gian tên hiện tại

Một không gian tên là một hệ thống nơi mỗi đối tượng được đặt tên và có thể được truy cập trong Python. Chúng ta nhập hàm draw_game vào không gian tên của script chính bằng cách sử dụng lệnh from.

Bạn có thể đã nhận thấy rằng trong ví dụ này, tên của mô-đun không đứng trước draw_game, vì chúng ta đã chỉ định tên mô-đun bằng cách sử dụng lệnh import.

Ưu điểm của ký hiệu này là bạn không phải tham chiếu đến mô-đun lặp đi lặp lại. Tuy nhiên, một không gian tên không thể có hai đối tượng với cùng tên, vì vậy lệnh import có thể thay thế một đối tượng đã tồn tại trong không gian tên.

Nhập tất cả các đối tượng từ một mô-đun

Bạn có thể sử dụng lệnh import * để nhập tất cả các đối tượng trong một mô-đun như thế này:

Điều này có thể là hơi rủi ro vì các thay đổi trong mô-đun có thể ảnh hưởng đến mô-đun nhập nó, nhưng nó ngắn gọn hơn, và không yêu cầu bạn chỉ định từng đối tượng bạn muốn nhập từ mô-đun.

Tên nhập tùy chỉnh

Các mô-đun có thể được tải dưới bất kỳ tên nào bạn muốn. Đây là hữu ích khi nhập một mô-đun có điều kiện để sử dụng cùng một tên trong phần còn lại của mã.

Ví dụ, nếu bạn có hai mô-đun draw với tên hơi khác nhau, bạn có thể làm như sau:

Khởi tạo mô-đun

Lần đầu tiên một mô-đun được nạp vào một script Python đang chạy, nó được khởi tạo bằng cách thực thi mã trong mô-đun một lần. Nếu một mô-đun khác trong mã của bạn nhập cùng mô-đun đó một lần nữa, nó sẽ không được nạp lại, vì vậy các biến cục bộ bên trong mô-đun hoạt động như một "singleton," nghĩa là chúng chỉ được khởi tạo một lần.

Bạn có thể sau đó sử dụng điều này để khởi tạo các đối tượng. Ví dụ:

Mở rộng đường dẫn tải mô-đun

Có một vài cách để nói cho bộ diễn dịch Python biết nơi để tìm các mô-đun, ngoài thư mục cục bộ mặc định và các mô-đun tích hợp sẵn. Bạn có thể sử dụng biến môi trường PYTHONPATH để chỉ định các thư mục bổ sung để tìm các mô-đun như thế này:

Điều này thực thi game.py, và cho phép script tải các mô-đun từ thư mục foo, cũng như thư mục cục bộ.

Bạn cũng có thể sử dụng hàm sys.path.append. Thực thi nó trước khi chạy lệnh import:

Bây giờ thư mục foo đã được thêm vào danh sách các đường dẫn nơi các mô-đun được tìm kiếm.

Khám phá các mô-đun tích hợp

Xem danh sách đầy đủ các mô-đun tích hợp trong thư viện chuẩn Python ở đây.

Hai hàm rất quan trọng rất hữu ích khi khám phá các mô-đun trong Python - hàm dir và help.

Để nhập mô-đun urllib, cho phép chúng ta tạo dữ liệu từ URLs, chúng ta import mô-đun:

Chúng ta có thể tìm kiếm các hàm được triển khai trong mỗi mô-đun bằng cách sử dụng hàm dir:

Khi chúng ta tìm thấy hàm trong mô-đun mà chúng ta muốn sử dụng, chúng ta có thể đọc thêm về nó bằng hàm help, sử dụng bộ phiên dịch Python:

Viết gói

Các gói là các không gian tên chứa nhiều gói và mô-đun. Chúng chỉ là các thư mục, nhưng với một số yêu cầu nhất định.

Mỗi gói trong Python là một thư mục PHẢI chứa một tệp đặc biệt gọi là __init__.py. Tệp này, có thể trống, chỉ ra rằng thư mục mà nó có trong đó là một gói Python. Bằng cách đó nó có thể được nhập giống như một mô-đun.

Nếu chúng ta tạo một thư mục gọi là foo, đánh dấu tên gói, chúng ta có thể sau đó tạo một mô-đun bên trong gói đó gọi là bar. Rồi chúng ta thêm tệp __init__.py bên trong thư mục foo.

Để sử dụng mô-đun bar, chúng ta có thể nhập nó theo hai cách:

Trong ví dụ đầu tiên ở trên, chúng ta phải sử dụng tiền tố foo bất kỳ lúc nào chúng ta truy cập vào mô-đun bar. Trong ví dụ thứ hai, chúng ta không phải, vì chúng ta đã nhập mô-đun vào không gian tên của mô-đun của chúng ta.

Tệp __init__.py cũng có thể quyết định mô-đun nào mà gói xuất phát làm API, đồng thời giữ các mô-đun khác là nội bộ, bằng cách ghi đè biến __all__ như sau:

Exercise

Trong bài tập này, in ra một danh sách đã sắp xếp theo thứ tự bảng chữ cái của tất cả các hàm trong mô-đun re chứa từ find.

This site is generously supported by DataCamp. DataCamp offers online interactive Python Tutorials for Data Science. Join over a million other learners and get started learning Python for data science today!