Python基础入门学—单例异常模块和包
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篇首语:本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理,主要介绍了Python基础入门学—单例异常模块和包相关的知识,希望对你有一定的参考价值。
目录
目标
- 单例设计模式
__new__
方法- Python 中的单例
01. 单例设计模式
-
设计模式
- 设计模式 是 前人工作的总结和提炼,通常,被人们广泛流传的设计模式都是针对 某一特定问题 的成熟的解决方案
- 使用 设计模式 是为了可重用代码、让代码更容易被他人理解、保证代码可靠性
-
单例设计模式
- 目的 —— 让 类 创建的对象,在系统中 只有 唯一的一个实例
- 每一次执行
类名()
返回的对象,内存地址是相同的
单例设计模式的应用场景
- 音乐播放 对象
- 回收站 对象
- 打印机 对象
- ……
02. __new__
方法
- 使用 类名() 创建对象时,
Python
的解释器 首先 会 调用__new__
方法为对象 分配空间 __new__
是一个 由object
基类提供的 内置的静态方法,主要作用有两个:- 1) 在内存中为对象 分配空间
- 2) 返回 对象的引用
Python
的解释器获得对象的 引用 后,将引用作为 第一个参数,传递给__init__
方法
重写
__new__
方法 的代码非常固定!
- 重写
__new__
方法 一定要return super().__new__(cls)
- 否则 Python 的解释器 得不到 分配了空间的 对象引用,就不会调用对象的初始化方法
- 注意:
__new__
是一个静态方法,在调用时需要 主动传递cls
参数
示例代码
class MusicPlayer(object):
def __new__(cls, *args, **kwargs):
# 如果不返回任何结果,
return super().__new__(cls)
def __init__(self):
print("初始化音乐播放对象")
player = MusicPlayer()
print(player)
03. Python 中的单例
- 单例 —— 让 类 创建的对象,在系统中 只有 唯一的一个实例
- 定义一个 类属性,初始值是
None
,用于记录 单例对象的引用 - 重写
__new__
方法 - 如果 类属性
is None
,调用父类方法分配空间,并在类属性中记录结果 - 返回 类属性 中记录的 对象引用
- 定义一个 类属性,初始值是
class MusicPlayer(object):
# 定义类属性记录单例对象引用
instance = None
def __new__(cls, *args, **kwargs):
# 1. 判断类属性是否已经被赋值
if cls.instance is None:
cls.instance = super().__new__(cls)
# 2. 返回类属性的单例引用
return cls.instance
只执行一次初始化工作
- 在每次使用
类名()
创建对象时,Python
的解释器都会自动调用两个方法:__new__
分配空间__init__
对象初始化
- 在上一小节对
__new__
方法改造之后,每次都会得到 第一次被创建对象的引用 - 但是:初始化方法还会被再次调用
需求
- 让 初始化动作 只被 执行一次
解决办法
- 定义一个类属性
init_flag
标记是否 执行过初始化动作,初始值为False
- 在
__init__
方法中,判断init_flag
,如果为False
就执行初始化动作 - 然后将
init_flag
设置为True
- 这样,再次 自动 调用
__init__
方法时,初始化动作就不会被再次执行 了
class MusicPlayer(object):
# 记录第一个被创建对象的引用
instance = None
# 记录是否执行过初始化动作
init_flag = False
def __new__(cls, *args, **kwargs):
# 1. 判断类属性是否是空对象
if cls.instance is None:
# 2. 调用父类的方法,为第一个对象分配空间
cls.instance = super().__new__(cls)
# 3. 返回类属性保存的对象引用
return cls.instance
def __init__(self):
if not MusicPlayer.init_flag:
print("初始化音乐播放器")
MusicPlayer.init_flag = True
# 创建多个对象
player1 = MusicPlayer()
print(player1)
player2 = MusicPlayer()
print(player2)
异常
目标
- 异常的概念
- 捕获异常
- 异常的传递
- 抛出异常
01. 异常的概念
- 程序在运行时,如果
Python 解释器
遇到 到一个错误,会停止程序的执行,并且提示一些错误信息,这就是 异常 - 程序停止执行并且提示错误信息 这个动作,我们通常称之为:抛出(raise)异常
程序开发时,很难将 所有的特殊情况 都处理的面面俱到,通过 异常捕获 可以针对突发事件做集中的处理,从而保证程序的 稳定性和健壮性
02. 捕获异常
2.1 简单的捕获异常语法
- 在程序开发中,如果 对某些代码的执行不能确定是否正确,可以增加
try(尝试)
来 捕获异常 - 捕获异常最简单的语法格式:
try:
尝试执行的代码
except:
出现错误的处理
try
尝试,下方编写要尝试代码,不确定是否能够正常执行的代码except
如果不是,下方编写尝试失败的代码
简单异常捕获演练 —— 要求用户输入整数
try:
# 提示用户输入一个数字
num = int(input("请输入数字:"))
except:
print("请输入正确的数字")
2.2 错误类型捕获
-
在程序执行时,可能会遇到 不同类型的异常,并且需要 针对不同类型的异常,做出不同的响应,这个时候,就需要捕获错误类型了
-
语法如下:
try:
# 尝试执行的代码
pass
except 错误类型1:
# 针对错误类型1,对应的代码处理
pass
except (错误类型2, 错误类型3):
# 针对错误类型2 和 3,对应的代码处理
pass
except Exception as result:
print("未知错误 %s" % result)
- 当
Python
解释器 抛出异常 时,最后一行错误信息的第一个单词,就是错误类型
异常类型捕获演练 —— 要求用户输入整数
需求
- 提示用户输入一个整数
- 使用
8
除以用户输入的整数并且输出
try:
num = int(input("请输入整数:"))
result = 8 / num
print(result)
except ValueError:
print("请输入正确的整数")
except ZeroDivisionError:
print("除 0 错误")
捕获未知错误
- 在开发时,要预判到所有可能出现的错误,还是有一定难度的
- 如果希望程序 无论出现任何错误,都不会因为
Python
解释器 抛出异常而被终止,可以再增加一个except
语法如下:
except Exception as result:
print("未知错误 %s" % result)
2.3 异常捕获完整语法
- 在实际开发中,为了能够处理复杂的异常情况,完整的异常语法如下:
提示:
- 有关完整语法的应用场景,在后续学习中,结合实际的案例会更好理解
- 现在先对这个语法结构有个印象即可
try:
# 尝试执行的代码
pass
except 错误类型1:
# 针对错误类型1,对应的代码处理
pass
except 错误类型2:
# 针对错误类型2,对应的代码处理
pass
except (错误类型3, 错误类型4):
# 针对错误类型3 和 4,对应的代码处理
pass
except Exception as result:
# 打印错误信息
print(result)
else:
# 没有异常才会执行的代码
pass
finally:
# 无论是否有异常,都会执行的代码
print("无论是否有异常,都会执行的代码")
else
只有在没有异常时才会执行的代码-
finally
无论是否有异常,都会执行的代码 -
之前一个演练的 完整捕获异常 的代码如下:
try:
num = int(input("请输入整数:"))
result = 8 / num
print(result)
except ValueError:
print("请输入正确的整数")
except ZeroDivisionError:
print("除 0 错误")
except Exception as result:
print("未知错误 %s" % result)
else:
print("正常执行")
finally:
print("执行完成,但是不保证正确")
03. 异常的传递
- 异常的传递 —— 当 函数/方法 执行 出现异常,会 将异常传递 给 函数/方法 的 调用一方
- 如果 传递到主程序,仍然 没有异常处理,程序才会被终止
提示
- 在开发中,可以在主函数中增加 异常捕获
- 而在主函数中调用的其他函数,只要出现异常,都会传递到主函数的 异常捕获 中
- 这样就不需要在代码中,增加大量的 异常捕获,能够保证代码的整洁
需求
- 定义函数
demo1()
提示用户输入一个整数并且返回 - 定义函数
demo2()
调用demo1()
- 在主程序中调用
demo2()
def demo1():
return int(input("请输入一个整数:"))
def demo2():
return demo1()
try:
print(demo2())
except ValueError:
print("请输入正确的整数")
except Exception as result:
print("未知错误 %s" % result)
04. 抛出 raise
异常
4.1 应用场景
- 在开发中,除了 代码执行出错
Python
解释器会 抛出 异常之外 - 还可以根据 应用程序 特有的业务需求 主动抛出异常
示例
- 提示用户 输入密码,如果 长度少于 8,抛出 异常
注意
- 当前函数 只负责 提示用户输入密码,如果 密码长度不正确,需要其他的函数进行额外处理
- 因此可以 抛出异常,由其他需要处理的函数 捕获异常
4.2 抛出异常
Python
中提供了一个Exception
异常类- 在开发时,如果满足 特定业务需求时,希望 抛出异常,可以:
- 创建 一个
Exception
的 对象 - 使用
raise
关键字 抛出 异常对象
- 创建 一个
需求
- 定义
input_password
函数,提示用户输入密码 - 如果用户输入长度 < 8,抛出异常
- 如果用户输入长度 >=8,返回输入的密码
def input_password():
# 1. 提示用户输入密码
pwd = input("请输入密码:")
# 2. 判断密码长度,如果长度 >= 8,返回用户输入的密码
if len(pwd) >= 8:
return pwd
# 3. 密码长度不够,需要抛出异常
# 1> 创建异常对象 - 使用异常的错误信息字符串作为参数
ex = Exception("密码长度不够")
# 2> 抛出异常对象
raise ex
try:
user_pwd = input_password()
print(user_pwd)
except Exception as result:
print("发现错误:%s" % result)
模块和包
目标
- 模块
- 包
- 发布模块
01. 模块
1.1 模块的概念
模块是 Python 程序架构的一个核心概念
- 每一个以扩展名
py
结尾的Python
源代码文件都是一个 模块 - 模块名 同样也是一个 标识符,需要符合标识符的命名规则
- 在模块中定义的 全局变量 、函数、类 都是提供给外界直接使用的 工具
- 模块 就好比是 工具包,要想使用这个工具包中的工具,就需要先 导入 这个模块
1.2 模块的两种导入方式
1)import 导入
import 模块名1, 模块名2
提示:在导入模块时,每个导入应该独占一行
import 模块名1
import 模块名2
- 导入之后
- 通过
模块名.
使用 模块提供的工具 —— 全局变量、函数、类
- 通过
使用 as
指定模块的别名
如果模块的名字太长,可以使用
as
指定模块的名称,以方便在代码中的使用
import 模块名1 as 模块别名
注意:模块别名 应该符合 大驼峰命名法
2)from...import 导入
- 如果希望 从某一个模块 中,导入 部分 工具,就可以使用
from ... import
的方式 import 模块名
是 一次性 把模块中 所有工具全部导入,并且通过 模块名/别名 访问
# 从 模块 导入 某一个工具
from 模块名1 import 工具名
- 导入之后
- 不需要 通过
模块名.
- 可以直接使用 模块提供的工具 —— 全局变量、函数、类
- 不需要 通过
注意
如果 两个模块,存在 同名的函数,那么 后导入模块的函数,会 覆盖掉先导入的函数
- 开发时
import
代码应该统一写在 代码的顶部,更容易及时发现冲突 - 一旦发现冲突,可以使用
as
关键字 给其中一个工具起一个别名
from...import *(知道)
# 从 模块 导入 所有工具
from 模块名1 import *
注意
这种方式不推荐使用,因为函数重名并没有任何的提示,出现问题不好排查
1.3 模块的搜索顺序[扩展]
Python
的解释器在 导入模块 时,会:
- 搜索 当前目录 指定模块名的文件,如果有就直接导入
- 如果没有,再搜索 系统目录
在开发时,给文件起名,不要和 系统的模块文件 重名
Python
中每一个模块都有一个内置属性 __file__
可以 查看模块 的 完整路径
示例
import random
# 生成一个 0~10 的数字
rand = random.randint(0, 10)
print(rand)
注意:如果当前目录下,存在一个
random.py
的文件,程序就无法正常执行了!
- 这个时候,
Python
的解释器会 加载当前目录 下的random.py
而不会加载 系统的random
模块
1.4 原则 —— 每一个文件都应该是可以被导入的
- 一个 独立的
Python
文件 就是一个 模块 - 在导入文件时,文件中 所有没有任何缩进的代码 都会被执行一遍!
实际开发场景
- 在实际开发中,每一个模块都是独立开发的,大多都有专人负责
- 开发人员 通常会在 模块下方 增加一些测试代码
- 仅在模块内使用,而被导入到其他文件中不需要执行
__name__
属性
__name__
属性可以做到,测试模块的代码 只在测试情况下被运行,而在 被导入时不会被执行!
__name__
是Python
的一个内置属性,记录着一个 字符串- 如果 是被其他文件导入的,
__name__
就是 模块名 - 如果 是当前执行的程序
__name__
是__main__
在很多 Python
文件中都会看到以下格式的代码:
# 导入模块
# 定义全局变量
# 定义类
# 定义函数
# 在代码的最下方
def main():
# ...
pass
# 根据 __name__ 判断是否执行下方代码
if __name__ == "__main__":
main()
02. 包(Package)
概念
- 包 是一个 包含多个模块 的 特殊目录
- 目录下有一个 特殊的文件
__init__.py
- 包名的 命名方式 和变量名一致,小写字母 +
_
好处
- 使用
import 包名
可以一次性导入 包 中 所有的模块
案例演练
- 新建一个
hm_message
的 包 - 在目录下,新建两个文件
send_message
和receive_message
- 在
send_message
文件中定义一个send
函数 - 在
receive_message
文件中定义一个receive
函数 - 在外部直接导入
hm_message
的包
__init__.py
- 要在外界使用 包 中的模块,需要在
__init__.py
中指定 对外界提供的模块列表
# 从 当前目录 导入 模块列表
from . import send_message
from . import receive_message
03. 发布模块(知道)
- 如果希望自己开发的模块,分享 给其他人,可以按照以下步骤操作
3.1 制作发布压缩包步骤
1) 创建 setup.py
setup.py
的文件
from distutils.core import setup
setup(name="hm_message", # 包名
version="1.0", # 版本
description="itheima's 发送和接收消息模块", # 描述信息
long_description="完整的发送和接收消息模块", # 完整描述信息
author="itheima", # 作者
author_email="itheima@itheima.com", # 作者邮箱
url="www.itheima.com", # 主页
py_modules=["hm_message.send_message",
"hm_message.receive_message"])
有关字典参数的详细信息,可以参阅官方网站:
https://docs.python.org/2/distutils/apiref.html
2) 构建模块
$ python3 setup.py build
3) 生成发布压缩包
$ python3 setup.py sdist
注意:要制作哪个版本的模块,就使用哪个版本的解释器执行!
3.2 安装模块
$ tar -zxvf hm_message-1.0.tar.gz
$ sudo python3 setup.py install
卸载模块
直接从安装目录下,把安装模块的 目录 删除就可以
$ cd /usr/local/lib/python3.5/dist-packages/
$ sudo rm -r hm_message*
3.3 pip
安装第三方模块
- 第三方模块 通常是指由 知名的第三方团队 开发的 并且被 程序员广泛使用 的
Python
包 / 模块- 例如
pygame
就是一套非常成熟的 游戏开发模块
- 例如
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、卸载等功能
安装和卸载命令如下:
# 将模块安装到 Python 2.x 环境
$ sudo pip install pygame
$ sudo pip uninstall pygame
# 将模块安装到 Python 3.x 环境
$ sudo pip3 install pygame
$ sudo pip3 uninstall pygame
在 Mac
下安装 iPython
$ sudo pip install ipython
在 Linux
下安装 iPython
$ sudo apt install ipython
$ sudo apt install ipython3
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