一、什么是模块，为什么要用模块？
在Python中，模块就是一个.py文件。它把函数、类和变量组织到一个独立空间里，从而实现代码复用、分层管理和冲突隔离。
简单来说：
- 用模块，代码更整洁
- 提升协作与维护效率
- 有利于项目扩展和调试
例子：
一个名为math_utils.py的模块可以专门放与你数学相关的函数与类。
二、模块的导入与使用
最基础的用法就是 import
# 文件 math_utils.py
def add(a, b):
return a + b
# 在其他.py文件或Py交互环境中
import math_utils
print(math_utils.add(2, 3))
2.1 其他导入方式
- 只导入部分成员
from math_utils import add - 为模块或成员起别名
import math_utils as mu
from math_utils import add as fast_add - 一次性导入多个成员
from math_utils import add, sub, mul - 导入整个包（见高级部分）
2.2 导入机制底层探索
- Python会把已经导入的模块缓存到
sys.modules里 - 自定义模块首先在当前目录查找，找不到再走
sys.path
三、__name__与__main__：模块的自检与执行
每个模块有一个内置的__name__变量。
# utils.py
def hello():
print("Hello!")
if __name__ == '__main__':
hello() # 只有当直接运行utils.py时才执行这行
用途?
- 让模块既能被导入又能独立运行，适用于脚本和工具开发。
四、包（Package）与多级模块
一个包就是包含__init__.py文件的文件夹，可以嵌套模块和子包。
目录结构样例：
my_proj/
__init__.py
core.py
math_utils.py
string_utils.py
data/
__init__.py
csv_tools.py
导入用法：
from my_proj.data.csv_tools import read_csv
- 注意：空的
__init__.py即可标记包，没它就不是包！
五、模块的命名空间与作用域
- 重名怎么办？用“全路径”区分（
from my_proj.core import func） - 避免
from xxx import *，容易引发命名冲突
六、模块的常见高级用法
6.1 模块重载与懒加载
- 开发调试时，用
importlib.reload(mod)重新加载模块 - 第三方大包可以用
importlib进行延迟加载，优化性能
6.2 __all__控制导入可见性
all 是针对模块公开接口的一种约定，比起双下划线的方式（私有变量或者私有函数）， all 以提供了”白名单“的形式暴露接口 在模块里：
def add(a, b):
return a + b
def subtract(a, b):
return a - b
def multiply(a, b):
return a * b
def _divide(a, b):
if b != 0:
return a / b
else:
return "Error: Division by zero"
__all__ = ['subtract', 'add']
# __all__ = ['safe_function', 'important_class']
这样 from mod import * 只导入__all__里的内容
6.3 模块搜索路径自定义
环境变量PYTHONPATH、代码动态调整sys.path，都可以控制模块查找范围。
import sys
sys.path.append('/my/custom/path')
6.4 绝对导入和相对导入
- 绝对：
from my_proj.core import func - 相对：
from .core import func，适合多文件大项目
七、Python标准库和第三方模块
7.1 标准库：自带诸多高效模块
如os、sys、datetime、json、collections等。
7.2 安装第三方模块
- 用pip：
pip install requests - 虚拟环境隔离：
python -m venv venv
八、模块化项目组织最佳实践
- 每个功能区块一个包，逻辑分层
- 使用
__init__.py导出核心API - 公私成员用下划线约定（如
_internal_func） - 入口脚本单独放（如
main.py、run.py）
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