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下面从基础到进阶逐步拆解，所有示例均可直接运行，兼顾原理和实战：

一、模块的核心定义

1.1 什么是模块？

模块（Module）是 Python 中组织代码的基本单元，本质是一个以.py为后缀的文件（比如utils.py），里面包含变量、函数、类、可执行代码等。

1.2 模块的核心作用

• 代码复用：写好的模块可在多个项目 / 文件中导入使用，无需重复编写；
• 命名空间隔离：不同模块的变量 / 函数名可以相同，不会互相冲突（比如module1.py和module2.py都有add()函数）；
• 代码结构化：将大型项目拆分为多个模块，按功能划分（如数据处理模块、日志模块、配置模块），便于维护。

1.3 模块的分类

二、模块的基础使用

2.1 创建自定义模块

只需新建一个.py文件，写入代码即可。

示例：创建math_utils.py（自定义数学工具模块）

python

# math_utils.py """ 这是一个数学工具模块，包含常用的数学函数 """ # 模块级变量 PI = 3.1415926 # 函数 def add(a: int, b: int) -> int: """两数相加""" return a + b def circle_area(r: float) -> float: """计算圆的面积""" return PI * r * r # 类 class Calculator: """简单计算器类""" def multiply(self, a: int, b: int) -> int: return a * b # 可执行代码（导入时会运行） print("math_utils模块被加载了！")

2.2 导入模块的 5 种方式

导入模块的核心关键字是import和from，以下是最常用的 5 种方式，均基于上面的math_utils.py演示：

方式 1：导入整个模块（推荐，避免命名冲突）

python

# main.py # 导入自定义模块 import math_utils # 使用模块中的成员：模块名.成员名 print(math_utils.PI) # 输出：3.1415926 print(math_utils.add(2, 3)) # 输出：5 print(math_utils.circle_area(2)) # 输出：12.5663704 # 创建类实例 calc = math_utils.Calculator() print(calc.multiply(4, 5)) # 输出：20

方式 2：导入模块并指定别名（模块名过长时用）

python

# 给模块起别名 import math_utils as mu print(mu.PI) # 输出：3.1415926 print(mu.add(1, 1)) # 输出：2

方式 3：从模块中导入指定成员

python

运行

# 只导入需要的成员，无需写模块名前缀 from math_utils import PI, add print(PI) # 输出：3.1415926 print(add(3, 4)) # 输出：7

方式 4：从模块中导入成员并指定别名（避免成员名冲突）

python

# 给成员起别名 from math_utils import circle_area as ca print(ca(3)) # 输出：28.2743334

方式 5：导入模块的所有成员（不推荐，易冲突）

python

# 导入所有成员（* 表示全部） from math_utils import * print(PI) # 输出：3.1415926 print(add(5, 6)) # 输出：11

⚠️ 缺点：如果多个模块有同名成员，后导入的会覆盖先导入的，难以排查问题。

2.3 模块的执行与__name__属性

核心原理

• 当直接运行一个.py文件时，该文件的__name__变量会被设为"__main__"；
• 当该文件被作为模块导入时，__name__变量会被设为模块名（比如math_utils）。

实用场景：模块内写测试代码

修改math_utils.py，添加测试代码：

python

# math_utils.py（新增测试代码） # ... 原有代码 ... # 仅在直接运行该文件时执行测试 if __name__ == "__main__": print("测试math_utils模块...") assert add(2, 3) == 5 assert circle_area(2) ≈ 12.566 print("所有测试通过！")

• 直接运行math_utils.py：会执行测试代码，输出「测试 math_utils 模块... 所有测试通过！」；
• 导入math_utils模块（如在main.py中）：不会执行测试代码，仅加载模块。

三、模块的搜索路径与加载机制

3.1 模块搜索路径

Python 导入模块时，会按以下顺序查找模块文件：

1. 当前执行脚本所在目录；
2. Python 内置模块目录（如Python3xx/Lib）；
3. 第三方模块安装目录（如Python3xx/Lib/site-packages）；
4. 环境变量PYTHONPATH指定的目录。

查看 / 修改搜索路径

python

import sys # 查看模块搜索路径（列表形式） print(sys.path) # 临时添加自定义路径（仅当前运行有效） sys.path.append("/Users/xxx/my_modules") # 替换为你的模块目录

3.2 模块加载流程

1. 查找：按搜索路径查找模块文件（如math_utils.py）；
2. 编译：如果模块是首次导入，会将.py编译为字节码文件（.pyc），存放在__pycache__文件夹；
3. 执行：执行模块中的代码，创建模块对象，将变量 / 函数 / 类绑定到模块对象；
4. 缓存：后续导入该模块时，直接加载__pycache__中的.pyc文件，无需重新编译，提升速度。

3.3 模块的重新加载

默认情况下，模块导入后不会重新加载（即使修改了模块文件），需用importlib.reload：

python

import math_utils import importlib # 修改math_utils.py后，重新加载模块 importlib.reload(math_utils)