异常处理
包和模块

• 包和模块的一般操作
• 导入操作的本质
• 模块检索的路径
• 导入模块的场景
• 第三方包和模块的安装

异常处理

• 系统内部一开始已经内置了一些特定的错误场景，当我们触发了这个场景时，系统内部就会向外界抛出异常。如果我们没有处理，程序就会停止运行。

解决异常

• 通过条件判断语句在程序内部进行容错检测，避免错误的发生。缺点： 如果要处理的错误太多，会有很多的和业务逻辑无关的代码。
• 捕捉异常，然后再处理

try:
    # 可能出现异常的代码
    # 有异常就会抛出，不会再执行剩下的 try后面的代码
except xxxError as xxx:
    # 出现异常后，而且被捕捉到的代码
    # except可以写多个，用来捕捉多个不同的异常
else:
    # 异常未被捕捉到所执行的代码(可以省略)
finally:
    # 不管有没有异常都会执行的代码

• 异常的合并解决

tyr:
    1 / 0
    print(val)
except (ZeroDivisionError, NameError) as e:
    print(e)
else
    print("fine like this")

# 执行结果：division by zero
# 如果不清楚异常的具体名字，可以写 Exception进行替代

• 上下文管理器

# 在主要代码的执行前后分别添加一些操作
# 实现了 __enter__(), __exit__()两个函数的类产生的对象就是上下文管理器
class Test:
    def __enter__(self):
        return self
    
    def __exit__(self, exc_type, exc_val, exc_tb):
        # exc_type: 异常类型
        # exc_val:  异常的值
        # exc_tb:   异常追踪信息
        # 函数有返回值，True表示异常已经处理，False表示异常还未处理
        print(exc_val)
        return True

with Test() as x:   # as 后面表示对象的__enter__()方法执行后的返回值
    1 / 0           # 产生的异常信息将对号入座传入__exit__()的函数参数中
    
# 执行结果： division by zero

# -----------------------------------------------------
# 通过 contexlib模块，通过生成器快速产生一个上下文管理器
import contexlib

# yield之前的代码相当于 __enter__()中的代码，但是返回结果要通过 yield来返回
# yield之后的代码相当于 __exit__()中的代码
@contexlib.contexmanager
def test():
    print(1)
    yield "x here"
    print(2)
    
with test() as x:
    print(3)
    print(x)
    
# 执行结果：
1
3
x here
2

• with语句

with open("./xx.txt", "r") as f:
    f.readlines()
    
with open("a.jpg", "rb") as f1, open("b.jpg", "wb") as f2:
    content = f1.read()
    f2.write(content)

• 手动抛出异常

# 通过 raise语句手动抛出异常
# 自己设计
def set_age(age):
    if age <= 0 or age > 150:
        raise ValueError("value error")
    print("age is %d" % age)

# 给别人调用
try:
    set_age(-18)
except ValueError as e:
    print(e)

• 自定义异常

# 自定义的异常要直接或间接继承自：BaseException
class MyException(Exception):

包和模块

基本概念

• 模块：将一组功能相关的代码写入一个单独的.py文件中，需要时进行导入，这个文件就是模块。
• 包：有层次的文件目录结构，内部有多个模块或多个子包，一般要有__init__.py这个文件(3.3+ 的版本不需要)。
• 库：完成一定功能代码的集合，完成的功能一般更加广泛，可以是模块，也可以是包。
• 框架：通过框架，可以快速实现解决某一个问题所需的代码骨架，后期进行填充即可。

包和模块的作用

• 造轮子，工具代码，供其他模块使用(模块化编程)
• 划分了变量作用域，解决变量/函数重名的问题

包和模块分类

• 内建的模块：builtin，会自动导入。
• 第三方包/模块：由其他人员开发，需要下载安装才能使用。
• 自定义包/模块：自己写的。

包和模块的一般操作

• 创建模块

# 就是创建一个 .py文件
n1 = 1
n2 = 2
n3 = 3

def test():
    pass

__all__ = ["n1", "n2", "test"]  # 指定了可以导入到别的模块中的资源

• 创建包：新建一个文件夹，为了兼容，添加一个__init__.py文件(当包被导入时，会运行这个文件)。
  • 在文件中设置__all__变量，可以限制能够通过from package import *所导出的模块。
• 包和模块的导入方式

# -------------------------------
# 1.常规导入，导入了所有资源

import module

module.val      # 访问变量
module.func()   # 调用函数

# 模块在其他的包中
import p.module
p.module.val

# 一次导入多个模块
import p.module, module, module_2

# 给模块起别名
import p.module as m
m.val
m.func()

# -------------------------------
# 2.from语句导入，只导入部分资源

# 从包中导入模块
from p import module
module.val

from p import module1, module2
from p import module1 as m1, module2 as m2

from p.sub_p import m   # 正确写法
from p import sub_p.m   # 错误写法

# 从模块中导入资源
from module import val, func
print(val)      # 直接使用
func()

from p.mudule import val    # True
from p import module.val    # False

from p import *     # 导入了 p包下的所有模块，受到 __init__.py文件中__all__变量的约束
from module import *    # 导入了 module下的所有资源，受到模块中 __all__变量的约束

# 使用 * 进行导入，容易产生同名冲突

导入操作的本质

• 第一次导入
  • 被导入的模块会在自己的命名空间中执行所有的代码。
  • 代码执行完成后，会产生一个模块对象，模块中的所有属性都绑定到这个对象上，对象的名称就是模块名。
  • 目标模块在import位置建立引用，就可以根据模块对象的名称来访问资源了。
• 第二次导入
  • 直接建立到对象的引用，也就是第一次导入的第三步。
• 两种导入方式都会执行模块的所有代码，所以不存在第二种方式更省内存的说法，只是拿不同的部分来使用。

模块检索路径

• 检索模块按照一定的顺序进行，优先在具有较高优先级的地方查找。
• 先在内置模块中查找，若自己定义了一个和内置模块重名的模块，进行导入时，会导入内置的那个模块。
• 然后在sys.path(是一个路径列表)中查找
  • 当前目录
  • 环境变量PYTHONPATH
  • 特定路径下的.pth文件所指定的路径
  • python安装目录下的lib
• 追加路径的方式 (在sys.path中增加自定义的路径)

# 直接修改 sys.path
import sys

sys.path.append("xx/xx/xx")     # 添加自定义的一个路径，单次执行有效

import xxx      # xxx是位于自定义路径下的一个模块

# 直接修改 PYTHONPATH, 因为 sys.path包括了 PYTHONPATH
# 在 shell中有效，在 IDE中又要另外添加
# 作用持久

导入模块的场景

• 局部导入

# 在需要使用的范围内进行导入，其他范围无法使用，多用于函数
def cal(r):
    
    import math
    return math.pi * r * r

erea = cal(2)

• 覆盖导入
  • 自定义的模块名称和非内置的标准模块重名，根据优先级，前者会覆盖后者
  • 自定义的模块和内置模块重名，后者覆盖前者
• 循环导入
  • A模块导入了 B模块，B模块又导入了 A模块
  • 会造成一些问题
• 可选导入

# 对于两个功能相似的模块，想优先导入其中一个，若不存在，再导入另外一个
try:
    import module_1 as m
except ModuleNotFoundError:
    import module_2 as m
    
m.func()

• 加载.py文件的两种方式
  • 以脚本形式直接执行
    当一个含有导入模块操作的个文件被执行后，会将自身所在的路径添加到sys.path，后面的所有导入(在当前文件的其他导入 + 所导入模块中的其他导入)都会参照这个sys.path。同时，该文件有一个属性：__name__ = '__main__'
  • 作为模块被其他文件导入
    此时其__name__属性是由该模块的加载路径所决定的。这个路径作为相对导入时的路径参照。
• 绝对导入和相对导入

# 绝对导入
# 参照sys.path路径进行模块检索的导入方式

import module
from module import func

# 相对导入
# 用 . 和 .. 来代替绝对路径进行模块的检索

from . import module    # 参考的路径是该模块被绝对导入时加载的路径

第三方包和模块的安装

包管理项目

• distutils
  标准库的一部分，能处理简单的包安装，通过setup.py进行安装
• setuptools
  现在的包安装标准，使用pip安装脚本，使用whl格式

三方包和模块的发布形式

• 源代码
  一个压缩包，解压后里面有setup.py文件，运行即可完成安装
• .egg
  setuptools引入的一种格式，压缩包，通过安装脚本easy_install进行安装
• .whl
  为了替代.egg，压缩包，使用pip进行安装

安装方式

• 本地安装
  • 单文件模块
    直接拷贝到sys.path中包含的路径即可，一般放在Lib/site-packages/
  • 带有setup.py文件
    直接使用命令进行安装：2.x：python2 setup.py install，3.x：python3 setup.py install，注意执行命令时的所在目录即可。
  • .egg文件的安装，使用setuptools的自带安装脚本easy_install进行安装，前提要先安装好easy_install，安装命令：easy_install xxx.egg
  • .whl文件的安装，推荐使用pip安装。首先要安装pip，一般会自动装上(若没有装，使用easy_install 进行远程安装)。安装命令：pip install xxx.whl
• 远程安装
  • 自动地从远程下载地址进行检索、下载、安装
  • easy_install xxx
  • pip install xxx
  • 默认安装在Lib/site_packages/下
  • 默认是从官网上下载，建议更换安装源。
• 安装源(镜像地址)
  • 豆瓣
  • 中国科学技术大学

其他问题

easy_install

• 多python版本的切换安装
  • easy_install-2.7 xxx
  • easy_install-3.6 xxx
• 安装指定版本的包
  • 默认是安装最新的版本
  • easy_install "requests >= 2.14.1" 安装大于或等于2.14.1版本的最新包
  • easy_install "requests > 1.0, < 2.0" 安装大于1.0且小于2.0的包
  • easy_install "requests == 2.14.1" 安装当前版本的包，若已经安装，则切换到这个版本
• 升级第三方包
  • easy_install --upgrade requests
• 卸载第三方包
  • 手动卸载：1.删除在easy_install.pth中的包记录，2.删除对应的包文件。
  • 命令卸载：easy_install -m requests，并不是真正地卸载了库，相当于执行手动卸载的第一步。
  • 对于命令卸载，以后还可以继续使用这个包，只不过不能直接使用

    import pkg_resources
    pkg_resources.require("requires==2.18.4")   # 指明你需要的版本
    import requests
    

• 修改安装源
  • setuptools/command/easy_install.py在里面修改安装源即可

pip

• 修改安装源(Windows)
  • 在用户名下创建pip目录，在目录中创建pip.ini文件。C:\Users\xx\pip\pip.ini
  • 编辑文件内容如下：

    [global]
    index-url = http://pypi.douban.com/simple/
    
    trusted-host = pypi.douban.com
    

• 修改安装源(Linux)
  • 在用户名下创建.pip目录，目录下创建pip.conf文件。/home/xxx/.pip/pip.conf
  • 文件中的内容和上面相同
• 多python版本安装
  • python -m pip install requests
  • python3 -m pip install requests
• 查看包：pip list
• 安装指定版本包：pip install "requests >= 1.14.1"
• 升级包：pip install -- upgrade requests
• 安装多个版本的库，会以最后一次安装的为准，覆盖安装。若再次执行pip install requests，会给出包已经存在的提示。
• 卸载包：pip uninstall requests，会删除包文件。
• 生成冻结需求文本：将当前安装的第三方包记录，储存到指定的文件中，以后，就可以根据这个需求去安装三方包。

  pip freeze > ./requirements.txt
  pip install -r requirements.txt