python 模块化设计

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python 模块化设计

在 Python 中实现模块化是提升代码可维护性和复用性的关键技术，以下是分层实践总结：

一、Python 模块化基础

模块与包
模块: 单个 .py 文件

# utils.py
def format_name(name: str) -> str:
    return name.strip().title()

包: 包含 init.py 的目录

my_package/
├── __init__.py    # 包标识文件
├── utils.py       # 子模块
└── models.py

二、代码组织实践

项目结构划分

my_project/
├── src/                # 核心代码
│   ├── core/           # 核心业务逻辑
│   ├── utils/          # 工具函数库
│   ├── models/         # 数据模型
│   └── api/            # 接口层代码
├── tests/              # 单元测试
├── config/             # 配置文件
│   └── settings.py
├── scripts/            # 脚本目录
│   └── setup_db.py
├── docs/               # 文档
└── requirements.txt    # 依赖列表

导入规则

# 正确：从模块明确导入
from src.utils.helpers import calculate_score

# 错误：避免动态路径拼接
sys.path.append("../")  # 导致路径依赖混乱

处理循环依赖
方案1: 延迟导入（函数内导入）

# module_a.py
def call_b():
    from module_b import func_b  # 仅在需要时导入
    func_b()

方案2: 依赖注入

# 显式传递依赖对象而不是隐式导入
class Service:
    def __init__(self, db_connector):
        self.db = db_connector

三、进阶模块化技术

包管理工具
setuptools: 构建可安装包

# setup.py
from setuptools import setup, find_packages
setup(
    name="my_package",
    version="0.1",
    packages=find_packages(),
    install_requires=["requests>=2.25"],
    entry_points={
        "console_scripts": ["mycli=src.cli:main"]
    }
)

poetry (现代工具): 自动包依赖管理

动态加载

import importlib
module = importlib.import_module("plugins.image_processor")
plugin_class = getattr(module, "ImagePlugin")

配置管理

# config/settings.py
import os
from pathlib import Path
from dotenv import load_dotenv

env_path = Path(__file__).parent / ".env"
load_dotenv(env_path)  # 加载环境变量

DB_URL = os.getenv("DATABASE_URL")

四、模块化最佳实践

代码质量规则
单一职责原则
每个模块/文件只处理一类业务逻辑（例如：models/ 仅定义数据模型）。
接口隔离
通过 abc 定义抽象接口，模块间通过接口通信：

from abc import ABC, abstractmethod

class Database(ABC):
    @abstractmethod
    def connect(self):
        pass

测试模块化

# tests/test_utils.py
import pytest
from src.utils.validator import validate_email

def test_valid_email():
    assert validate_email("test@example.com") is True

文档与类型

""" utils.formatter 模块
用于字符串格式化的工具集合
"""

def format_currency(value: float, symbol: str = "$") -> str:
    """将数值格式化为货币字符串"""
    return f"{symbol}{value:,.2f}"

五、实际项目示例（Flask 项目结构）

my_flask_app/
├── app/
│   ├── __init__.py
│   ├── routes/
│   │   ├── auth.py       # 登录注册路由
│   │   └── product.py    # 商品相关路由
│   ├── models/
│   │   └── user.py       # 用户模型
│   ├── services/
│   │   └── payment.py    # 支付服务逻辑
│   └── templates/        # 前端模板
│
├── config.py             # 全局配置
├── run.py                # 启动脚本
└── requirements.txt

关键建议
按功能拆分模块，而非按类型（例如避免 helpers.py 这种杂物抽屉）
避免过度设计: 仅在复杂度确需拆分时创建新模块
使用 all 控制导出

# utils/__init__.py
__all__ = ["format_currency", "validate_email"]  # 明确的公共API

模块作为插件: 支持运行时加载第三方插件模块

# 动态发现 plugins 目录下的模块
plugin_dir = Path(__file__).parent / "plugins"
for file in plugin_dir.glob("*.py"):
    module_name = file.stem
    importlib.import_module(f"plugins.{module_name}")

通过合理的模块化设计，可以显著提升项目的可扩展性和团队协作效率。始终将 "高内聚、低耦合" 作为核心原则。

来源：https://www.cnblogs.com/julian-zhang/p/18777713

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