Python標(biāo)準(zhǔn)庫—走馬觀花

Python有一套很有用的標(biāo)準(zhǔn)庫(standard library)。標(biāo)準(zhǔn)庫會(huì)隨著Python解釋器，一起安裝在你的電腦中的。它是Python的一個(gè)組成部分。這些標(biāo)準(zhǔn)庫是Python為你準(zhǔn)備好的利器，可以讓編程事半功倍。

我將根據(jù)我個(gè)人的使用經(jīng)驗(yàn)中，挑選出標(biāo)準(zhǔn)庫三個(gè)方面的包(package)介紹：

Python增強(qiáng)

系統(tǒng)互動(dòng)

網(wǎng)絡(luò)

第一類：Python增強(qiáng)

Python自身的已有的一些功能可以隨著標(biāo)準(zhǔn)庫的使用而得到增強(qiáng)。

1) 文字處理

Python的string類提供了對(duì)字符串進(jìn)行處理的方法。更進(jìn)一步，通過標(biāo)準(zhǔn)庫中的re包，Python可以用正則表達(dá)式(regular expression)來處理字符串。

正則表達(dá)式是一個(gè)字符串模板。Python可以從字符中搜查符合該模板的部分，或者對(duì)這一部分替換成其它內(nèi)容。比如你可以搜索一個(gè)文本中所有的數(shù)字。正則表達(dá)式的關(guān)鍵在于根據(jù)自己的需要構(gòu)成模板。

此外，Python標(biāo)準(zhǔn)庫還為字符串的輸出提供更加豐富的格式， 比如： string包，textwrap包。

2) 數(shù)據(jù)對(duì)象

不同的數(shù)據(jù)對(duì)象，適用于不同場合的對(duì)數(shù)據(jù)的組織和管理。Python的標(biāo)準(zhǔn)庫定義了表和詞典之外的數(shù)據(jù)對(duì)象，比如說數(shù)組(array)，隊(duì)列(Queue)。一個(gè)熟悉數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)(data structure)的Python用戶可以在這些包中找到自己需要的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。

此外，我們也會(huì)經(jīng)常使用copy包，以復(fù)制對(duì)象。

3) 日期和時(shí)間

日期和時(shí)間的管理并不復(fù)雜，但容易犯錯(cuò)。Python的標(biāo)準(zhǔn)庫中對(duì)日期和時(shí)間的管理頗為完善（利用time包管理時(shí)間，利用datetime包管理日期和時(shí)間），你不僅可以進(jìn)行日期時(shí)間的查詢和變換（比如：2012年7月18日對(duì)應(yīng)的是星期幾），還可以對(duì)日期時(shí)間進(jìn)行運(yùn)算(比如2000.1.1 13:00的378小時(shí)之后是什么日期，什么時(shí)間)。通過這些標(biāo)準(zhǔn)庫，還可以根據(jù)需要控制日期時(shí)間輸出的文本格式(比如：輸出’2012-7-18‘還是'18 Jul 2012')

4) 數(shù)學(xué)運(yùn)算

標(biāo)準(zhǔn)庫中，Python定義了一些新的數(shù)字類型(decimal包, fractions包), 以彌補(bǔ)之前的數(shù)字類型(integer, float)可能的不足。標(biāo)準(zhǔn)庫還包含了random包，用于處理隨機(jī)數(shù)相關(guān)的功能（產(chǎn)生隨機(jī)數(shù)，隨機(jī)取樣等）。math包補(bǔ)充了一些重要的數(shù)學(xué)常數(shù)和數(shù)學(xué)函數(shù)，比如pi，三角函數(shù)等等。

(盡管numpy并不是標(biāo)準(zhǔn)庫中的包，但它的數(shù)組運(yùn)算的良好支持，讓它在基于Python的科研和計(jì)算方面得到相當(dāng)廣泛的應(yīng)用，可以適當(dāng)關(guān)注。)

5) 存儲(chǔ)

之前我們的快速教程中，只提及了文本的輸入和輸出。實(shí)際上，Python可以輸入或輸出任意的對(duì)象。這些對(duì)象可以通過標(biāo)準(zhǔn)庫中的pickle包轉(zhuǎn)換成為二進(jìn)制格式(binary)，然后存儲(chǔ)于文件之中，也可以反向從二進(jìn)制文件中讀取對(duì)象。

此外，標(biāo)準(zhǔn)庫中還支持基本的數(shù)據(jù)庫功能(sqlite3包)。XML和csv格式的文件也有相應(yīng)的處理包。

第二類：系統(tǒng)互動(dòng)

系統(tǒng)互動(dòng)，主要指Python和操作系統(tǒng)(operate system)、文件系統(tǒng)(file system)的互動(dòng)。Python可以實(shí)現(xiàn)一個(gè)操作系統(tǒng)的許多功能。它能夠像bash腳本那樣管理操作系統(tǒng)，這也是Python有時(shí)被成為腳本語言的原因。

1) Python運(yùn)行控制

sys包被用于管理Python自身的運(yùn)行環(huán)境。Python是一個(gè)解釋器(interpreter), 也是一個(gè)運(yùn)行在操作系統(tǒng)上的程序。我們可以用sys包來控制這一程序運(yùn)行的許多參數(shù)，比如說Python運(yùn)行所能占據(jù)的內(nèi)存和CPU， Python所要掃描的路徑等。另一個(gè)重要功能是和Python自己的命令行互動(dòng)，從命令行讀取命令和參數(shù)。

2) 操作系統(tǒng)

如果說Python構(gòu)成了一個(gè)小的世界，那么操作系統(tǒng)就是包圍這個(gè)小世界的大世界。Python與操作系統(tǒng)的互動(dòng)可以讓Python在自己的小世界里管理整個(gè)大世界。

os包是Python與操作系統(tǒng)的接口。我們可以用os包來實(shí)現(xiàn)操作系統(tǒng)的許多功能，比如管理系統(tǒng)進(jìn)程，改變當(dāng)前路徑(相當(dāng)于’cd‘)，改變文件權(quán)限等，建立。但要注意，os包是建立在操作系統(tǒng)的平臺(tái)上的，許多功能在Windows系統(tǒng)上是無法實(shí)現(xiàn)的。另外，在使用os包中，要注意其中的有些功能已經(jīng)被其他的包取代。

我們通過文件系統(tǒng)來管理磁盤上儲(chǔ)存的文件。查找、刪除，復(fù)制文件，以及列出文件列表等都是常見的文件操作。這些功能經(jīng)?？梢栽诓僮飨到y(tǒng)中看到（比如ls, mv, cp等Linux命令），但現(xiàn)在可以通過Python標(biāo)準(zhǔn)庫中的glob包、shutil包、os.path包、以及os包的一些函數(shù)等，在Python內(nèi)部實(shí)現(xiàn)。

subprocess包被用于執(zhí)行外部命令，其功能相當(dāng)于我們?cè)诓僮飨到y(tǒng)的命令行中輸入命令以執(zhí)行，比如常見的系統(tǒng)命令'ls'或者'cd'，還可以是任意可以在命令行中執(zhí)行的程序。

4) 線程與進(jìn)程

Python支持多線程(threading包)運(yùn)行和多進(jìn)程(multiprocessing包)運(yùn)行。通過多線程和多進(jìn)程，可以提高系統(tǒng)資源的利用率，提高計(jì)算機(jī)的處理速度。Python在這些包中，附帶有相關(guān)的通信和內(nèi)存管理工具。此外，Python還支持類似于UNIX的signal系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)進(jìn)程之間的粗糙的信號(hào)通信。

第三類：網(wǎng)絡(luò)

現(xiàn)在，網(wǎng)絡(luò)功能的強(qiáng)弱很大程度上決定了一個(gè)語言的成功與否。從Ruby, JavaScript, php身上都可以感受到這一點(diǎn)。Python的標(biāo)準(zhǔn)庫對(duì)互聯(lián)網(wǎng)開發(fā)的支持并不充分，這也是Django等基于Python的項(xiàng)目的出發(fā)點(diǎn): 增強(qiáng)Python在網(wǎng)絡(luò)方面的應(yīng)用功能。這些項(xiàng)目取得了很大的成功，也是許多人愿意來學(xué)習(xí)Python的一大原因。但應(yīng)注意到，這些基于Python的項(xiàng)目也是建立在Python標(biāo)準(zhǔn)庫的基礎(chǔ)上的。

1) 基于socket層的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用

socket是網(wǎng)絡(luò)可編程部分的底層。通過socket包，我們可以直接管理socket，比如說將socket賦予給某個(gè)端口(port)，連接遠(yuǎn)程端口，以及通過連接傳輸數(shù)據(jù)。我們也可以利用SocketServer包更方便地建立服務(wù)器。

通過與多線程和多進(jìn)程配合，建立多線程或者多進(jìn)程的服務(wù)器，可以有效提高服務(wù)器的工作能力。此外，通過asyncore包實(shí)現(xiàn)異步處理，也是改善服務(wù)器性能的一個(gè)方案。

2) 互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用

在實(shí)際應(yīng)用中，網(wǎng)絡(luò)的很多底層細(xì)節(jié)（比如socket）都是被高層的協(xié)議隱藏起來的。建立在socket之上的http協(xié)議實(shí)際上更容易也更經(jīng)常被使用。http通過request/responce的模式建立連接并進(jìn)行通信，其信息內(nèi)容也更容易理解。Python標(biāo)準(zhǔn)庫中有http的服務(wù)器端和客戶端的應(yīng)用支持(BaseHTTPServer包; urllib包, urllib2包), 并且可以通過urlparse包對(duì)URL（URL實(shí)際上說明了網(wǎng)絡(luò)資源所在的位置）進(jìn)行理解和操作。

以上的介紹比較粗糙，只希望能為大家提供一個(gè)了解標(biāo)準(zhǔn)庫的入口。歡迎大家一起分享標(biāo)準(zhǔn)庫的使用經(jīng)驗(yàn)。