《筆者帶你剖析Python3.x》
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前言
其實不太想寫跟Java無關(guān)的東西，但是實在憋得難受，想想一個項目組的其他同事都回家過年了，就剩下我一個苦逼的還在堅守在戰(zhàn)斗一線，醬油也打了一段時間了，再憋下去難受了，所以趁著過年前發(fā)一篇博文吧，也可以打發(fā)下時間，何樂而不為呢？
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廢話說了一籮筐，回到正題。Python相信有不少開發(fā)人員，尤其是運維人員應(yīng)該是非常熟悉的，那么請大家聽我好好掰扯下Python究竟能夠做什么，如果你覺得Python是個好東西，那么也請你嘗試著使用它為你的項目增添一點色彩。筆者本文所使用的Python版本為3.x，盡管和Python2.x相比，3.x 在語法層面的改變是比較大的，但是請大家不要去 糾結(jié) 這些問題，只需要聽筆者為你一一道來即可。
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目錄
一、Python簡介；
二、Python的下載與安裝；
三、第一個Python程序；
四、基本語法的使用
五、函數(shù)的使用；
六、流程控制語句；
七、面向?qū)ο筇匦裕?
八、I/O操作；
九、線程操作；
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一、Python簡介
其實看筆者這篇博文的朋友，更關(guān)心的是Python是什么，以及究竟能夠為我們的項目帶來什么好處？其實筆者在第一次接觸Python的時候，立馬就被這 炫酷和簡易 的語法吸引住了，因為使用Python所帶來的好處太多了。簡單來說，Python其實是一門基于 解釋性/編譯性 的動態(tài)、面向?qū)ο缶幊陶Z言，這里筆者要稍微解釋下所謂的解釋性/編譯性問題。對Java有所了解的開發(fā)人員應(yīng)該知道，JIT編譯器所帶來的改變對于Java程序的運行性能是起到了 至關(guān)重要 的作用，使得Java程序的運行性能有了 質(zhì)的飛躍 ，毫 不遜色 于C/C++編寫的程序的執(zhí)行性能，這是因為HotSpot VM中的JIT編譯器會在運行時結(jié)合 熱點探測功能 將頻繁被調(diào)用的代碼標(biāo)記為“ 熱點代碼 ”然后經(jīng)過 分層優(yōu)化編譯技術(shù) 將Java代碼直接 編譯為本地代碼。這種運行時的編譯技術(shù)，必然比靜態(tài)編譯擁有更好的 編譯質(zhì)量 ，畢竟 靜態(tài)編譯是無法準(zhǔn)確預(yù)估程序在執(zhí)行過程中所有的運行時熱點的 。
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和Java一樣，Python的執(zhí)行引擎究竟是基于解釋執(zhí)行呢，還是編譯執(zhí)行，或者是混合執(zhí)行都取決于底層的VM(筆者博文全部統(tǒng)稱為VM)。目前比較常見的Python VM有：CPython、IPython、PyPy，以及Jython(HotSpot VM)。關(guān)于這幾個VM大家可以去官網(wǎng)了解下。簡單來說，CPython是Python的官方缺省解釋器，基于解釋運行；而IPython是建立在CPython之上的一個交互式解釋器；PyPy內(nèi)置有JIT編譯器，執(zhí)行性能相對而言會比前幾種高效許多倍；而Jython其實就是將Python代碼編譯為字節(jié)碼后運行在HotSpot VM中，結(jié)合HotSpot VM的解釋器+JIT編譯器的 混合執(zhí)行引擎 ，可以達(dá)到高效執(zhí)行的效果，不過更重要的是使用Jython可以很好的與Java代碼交互(并不僅限于特定的語言，CPython可以是C、C++)。是的，你沒有聽錯，簡單到你會以為Python天生就是為了粘合Java代碼而生！因此Python還有一個很好聽的名字，那就是“ 膠水語言 ”。
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當(dāng)然不是說Python語言的作用就是純粹的粘合其他語言一起執(zhí)行，盡管Python最大的優(yōu)點確實是這個，但是任何高級語言能做的事情，Python都能夠做到，而且 代碼產(chǎn)出效率極快 。因此大部分企業(yè)都會在項目需求較緊的時候使用Python快速上線，然后后續(xù)逐漸使用其他適合的編程語言逐步替換之前由Python編寫的功能模塊，以此保證代碼的 結(jié)構(gòu)嚴(yán)謹(jǐn)性 。
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二、Python的下載與安裝
如果你Java功力很強(qiáng)，那么學(xué)習(xí)Python就是輕而易舉，這就好比《倚天屠龍記》中的張無忌掌握九陽神功后，學(xué)習(xí)太極拳的輕車熟路，其實道理都是 一樣 的。當(dāng)然如果你本身骨子里并無任何編程語言基礎(chǔ)，學(xué)習(xí)Python同樣也 不會感覺到吃力 ，因為相對于Java\C\C++之類的編程語言，Python的學(xué)習(xí)可以算是相當(dāng)簡單的。如果按照筆者的經(jīng)驗來判斷，除了比HTML稍微復(fù)雜點，幾乎 是個人都能夠輕而易舉的掌握Python這門語言 。筆者甚至在考慮，過年回家的時候，是否有必要教老媽使用Python編寫一個小程序？
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又說了一大堆廢話，回到主題，Python的下載和安裝。大家可以登錄 https://www.python.org/ 下載Python，筆者本文所使用的版本并沒有采用最新的3.4.2，而是3.3.0，沒有特殊的寓意，因此你可以自由選擇和筆者保持一致的版本，同樣也可以下載最新的版本，當(dāng)然千萬不要下載Python2.x版本，畢竟它們在語法層面上的差距是非常大的。
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當(dāng)成功下載好Python后，在安裝的時候記得勾選選項“path”，否則只能夠在安裝好后，手動配置Python的環(huán)境變量(PATH=安裝路徑)。當(dāng)大家成功安裝好Python后，為了檢驗是否安裝成功，大家可以通過控制臺，輸入命令“Python -V”(大寫V， Python大小寫敏感 )驗收結(jié)果，如果控制臺輸出的是Python的版本號，則意味著安裝成功，反之安裝失敗。
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三、第一個Python程序
所謂工欲善其事必先利其器，在使用Python編寫程序之前，首先要做的就是準(zhǔn)備好Python的開發(fā)工具，當(dāng)然筆者不建議新手一上來就是用各種IDE，而是建議你使用文本編輯器就可以了，比如Editplus，它會是你初次接觸Python的利器，希望大家記住， 學(xué)習(xí)任何一門新技術(shù)，或者新語言之前，必然首先需要記住一些常用的函數(shù)、語法風(fēng)格 ，而不是什么都是依靠IDE工具來“飯來張口，衣來伸手”，不要讓你的大腦過度偷懶，會生銹的。
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當(dāng)然如果你使用Python有一斷時間了，或者正在準(zhǔn)備使用Python運用在項目中時，就有必要考慮工作效率的問題了，因為筆者也不希望你浪費過多的時間在回憶應(yīng)該調(diào)用那個函數(shù)，以及函數(shù)的名字叫什么，否則你可能離打包走人不遠(yuǎn)了。簡單來說，Python的IDE工具非常多，如果是JYthon，那么使用PyDEV是非常好的，以插件的形式集成在神器Eclipse中，無疑為Java開發(fā)人員帶來了方便。當(dāng)然本文只是單純的講解Python的使用，并且VM也是使用CPython，因此Pycharm不得不說是編寫Python的好幫手。
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筆者不打算啰嗦的為大家科普IDE工具應(yīng)該怎么使用，請自行Google。當(dāng)成功啟動IDE工具或者文本編輯器后，接下來我們就開始編寫我們的第一個Python程序，如下所示：
print("Hello World")
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當(dāng)執(zhí)行上述程序時，控制臺將會輸出“Hello World”。納尼，你沒有看錯，Python就是這么簡單， 嚴(yán)格意義上按照模塊進(jìn)行劃分，不需要顯式的先編寫一個類、在編寫方法，再來寫語句 。嗦嘎德斯捏。
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Sorry，筆者忘記了一件事情，按照慣例不應(yīng)該先講如何在IDE工具中或者文本編輯器中編寫Python代碼，而是應(yīng)該讓大家知道Python的交互式運行環(huán)境。沒關(guān)系，現(xiàn)在講似乎也不遲。Python其實有2種類型的運行環(huán)境，一種是基于交互式環(huán)境，而另外一種則是我們剛才使用到的傳統(tǒng)環(huán)境。這里筆者所指的交互式環(huán)境，其實更多應(yīng)用在測試、練習(xí)上，適合剛接觸Python的開發(fā)人員，畢竟在交互式環(huán)境中，寫一行代碼，立馬就可以得到結(jié)果，如下所示：
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除了在剛開始學(xué)習(xí)Python的時候，或者在測試練習(xí)上會使用到Python自帶的交互式環(huán)境外，實際的項目開發(fā)過程中，這種做法并不常見，因為代碼 無法固化 ，每次都要重新編寫，意義何在？
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四、基本語法的使用
筆者在本節(jié)中將會介紹Python的基本語法的使用，涵蓋了：變量的定義、運算符、表達(dá)式、數(shù)據(jù)類型、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)等知識點。請不要責(zé)怪筆者的“ 不耐煩 ”，畢竟這些太過于基礎(chǔ)的技術(shù)，筆者實在是不忍心 大費周章 ，浪費紙墨和口水去講解，畢竟后續(xù)還有其它的知識點，因此快速講解是筆者的風(fēng)格，希望理解。
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簡單來說，變量其實就是屬性(后續(xù)重點講解)；運算符其實用于計算，表達(dá)式由字面值、云算法和變量構(gòu)成；數(shù)據(jù)類型很簡單，跟Java一樣，Python同樣也是 強(qiáng)類型 的，不過在Python中定義一個變量，開發(fā)人員并不需要在變量標(biāo)示符之前顯式聲明變量的類型( PS：不顯式定義變量類型導(dǎo)致筆者曾經(jīng)一度以為Python是弱類型，結(jié)果試了下10+“100”，運行期報錯，OK，糾正下這個錯誤 )；數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)簡單來說就是數(shù)據(jù)的存儲結(jié)構(gòu)和存儲方式。下面筆者使用一段簡單的代碼來匯總筆者本節(jié)提及過的所有知識點，如下所示：
#encoding=gbk
#Python的基本語法結(jié)構(gòu)
userName="JohnGao"
age=28
sex=True
hobbys=["看書","寫字","睡覺"]
print("我的名字->" + userName)
print("我的年紀(jì)->" + str(age))
print("我的性別->" + str(sex))
for hobby in hobbys:
print("我的愛好->"+hobby,end="\t")
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上述程序示例中，將會按照筆者書寫的順序串行執(zhí)行print輸出。可以發(fā)現(xiàn)，在Python中，確實是大小寫敏感的，boolean類型的值，True和False首字母是必須要大寫；而筆者在輸出int類型和boolean類型的2個變量時，使用了強(qiáng)轉(zhuǎn)，因為Python的一條語句輸出， 只能是同一種數(shù)據(jù)類型 ，而不能夠是多種(除非符號“，”分割)。關(guān)于筆者定義的線性表的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來存儲數(shù)據(jù)結(jié)果集，然后又使用for循環(huán)的方式將其迭代，關(guān)于這一點，筆者稍后會做出解釋。
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五、函數(shù)的使用
函數(shù)即方法 。除了可以在代碼中使用Python提供的缺省內(nèi)置函數(shù)外，開發(fā)人員也可以編寫自定義函數(shù)來實現(xiàn)程序的功能。當(dāng)然在正式開始講解如何在程序中編寫一個自定義函數(shù)之前，我們首先來看看Python究竟帶給了我們哪些驚喜？筆者示例幾個比較常用的Python內(nèi)置函數(shù)，如下所示：
#encoding=gbk
#求絕對值函數(shù)
print(abs(-100))
#強(qiáng)制轉(zhuǎn)換函數(shù)
print(str(100))
print(int("200"))
print(float(2000))
print(bool(1))
#isinstance函數(shù)
print(isinstance(100,(int,float)))
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def testMethod1():
print("一個簡單的自定義函數(shù)")
#定義一個無任何操作的空函數(shù)
#pass關(guān)鍵字就是一個占位符
def testMethod2():
pass
def testMethod1():
value=100+1
return value
print(testMethod1())
def testMethod1():
value1=100+1
value2="userName->JohnGao"
return value1,value2
value1,value2=testMethod1()
print(value1,value2)
print(testMethod1())
#定義函數(shù)參數(shù)
def testMethod1(userName,age):
return userName,age
userName,age=testMethod1("JohnGao",28)
print(userName,age)
#定義可變參數(shù)
def testMethod1(*values):
for value in values:
print(value,end="\t")
testMethod1(100,200,300)
#if-else語句
value = 50
if value < 10:
pass
else:
pass
#if-else-if多路分支語句
userName=input("猜猜我的名字:\n")
if userName == "JohnGao":
pass
elif userName=="JohnGao1":
pass
else:
pass
#for循環(huán)語句
for i in range(10):
pass
value2=["1","2","3"]
for j in value2:
pass
#while循環(huán)語句
value3=0
while value3<10:
value3+=1
class Animal(object):
pass
#繼承示例
class Animal(object):
pass
class Tiger(Animal):
pass
class Pig(Animal):
pass
#晚期綁定
class Animal(object):
def getName(self):
pass
class Tiger(Animal):
def getName(self):
print("我的名字叫做Tiger")
class Pig(Animal):
def getName(self):
print("我的名字叫做Pig")
def getName(Animal):
print(Animal.getName())
#創(chuàng)建對象實例
animal = Tiger()
getName(animal)
class Demo(object):
userName="張三"
__passWord="123456"
def getName(self):
pass
demo = Demo()
print(demo.userName)
#print(demo.passWord)
向目標(biāo)數(shù)據(jù)源讀取數(shù)據(jù)：
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向目標(biāo)數(shù)據(jù)源寫入數(shù)據(jù)：
#讀取目標(biāo)數(shù)據(jù)源的數(shù)據(jù)
try:
readValue=open("d:/test.txt","r")
#讀取一行字符串
print(readValue.readline())
finally:
if readValue:
readValue.close()
#向目標(biāo)數(shù)據(jù)源寫入數(shù)據(jù)
try:
writeValue=open("d:/test2.txt","w")
#寫入一行字符串
writeValue.write("test...")
finally:
if writeValue:
writeValue.close()
readValue.read()
#讀取目標(biāo)數(shù)據(jù)源的二進(jìn)制數(shù)據(jù)流
readValue=open("d:/test.txt","rw")
#向目標(biāo)數(shù)據(jù)源寫入二進(jìn)制數(shù)據(jù)流
writeValue=open("d:/test2.txt","w")
#文件復(fù)制操作
def copy_method(file_path, save_path):
if not isinstance(file_path,(str)):
print("只支持所傳遞的參數(shù)為字符串")
else:
startTime=time.time()
with open(file_path,"rb") as read_value:
context = read_value.read()
print("數(shù)據(jù)全部讀入完畢，數(shù)據(jù)大小為->" + str(len(context)/1024) + "KB")
with open(save_path,"wb") as write_value:
write_value.write(context)
print("數(shù)據(jù)寫入完成...")
print("耗時->" + str((time.time() - startTime) * 1000) + "ms")
#"E:\\迅雷下載\\move.rmvb", "d:\\move.rmvb"
#copy_method("d:/fengtong.rar", "d:\\fengtong2.rar");
#E:\\迅雷下載\\move.rmvb
#文件復(fù)制操作2(適合大文件的讀寫)
def copy_method2(file_path, save_path):
if not isinstance(file_path,(str)):
print("只支持所傳遞的參數(shù)為字符串")
else:
try:
startTime=time.time()
write_value = open(save_path,"wb")
for read_value in open(file_path,"rb"):
write_value.write(read_value)
print("數(shù)據(jù)寫入完成...")
print("耗時->" + str((time.time() - startTime) * 1000) + "ms")
finally:
if write_value:
write_value.close()
import os
def findFile(path):
#列出當(dāng)前目錄下的所有文件及文件夾
files = os.listdir(path)
for file in files:
if os.path.isfile(file):
print(file)
else:
os.chdir(os.path.abspath(file))
findFile(os.getcwd())
cwd=os.getcwd()
parent=""
for i in range(len(cwd.split("\\")) - 1):
parent+=cwd.split("\\")[i] + "\\"
#切換到上一級目錄
os.chdir(parent)
filePath="D:\\test"
os.chdir(filePath)
findFile(filePath)
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九、線程操作
其實筆者寫道這里，已經(jīng)有頂乏力了，為了避免爛尾，筆者就不長篇大論了(今天最后一天上班，木有心情寫了)。簡單來說，多線程指的就是并發(fā)，當(dāng)然并發(fā)跟并行的概念還是要區(qū)分下，并發(fā)是構(gòu)建于單CPU上，而并行是構(gòu)建于多CPU上的并發(fā)執(zhí)行。因為我們知道多線程并不是真正意義上的多任務(wù)同時執(zhí)行，而是CPU會不停的做任務(wù)切換，交叉運行，看起來貌似是一起執(zhí)行(CPU切換平率快)，但其實不是這樣，只有并行才是真正意義上的多任務(wù)同時執(zhí)行。
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在Python中定義和使用線程很簡單，Python的API提供了2個模塊：thread和threading，threading對thread模塊進(jìn)行了封裝。絕大多數(shù)情況下，我們只需要使用threading這個模塊即可。啟動一個線程就是把一個函數(shù)傳入并創(chuàng)建Thread實例，然后調(diào)用start()開始執(zhí)行即可，如下所示：
def run():
for i in range(10):
print(i)
thread1=threading.Thread(target=run,name="線程A")
thread1.start()
#主線程繼續(xù)執(zhí)行
print("........")
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既然談到線程，不得不提及的還有鎖機(jī)制，因為在并發(fā)環(huán)境下，多線程同時對一個資源進(jìn)行操作，會造成非線程安全問題，因此Python也提供有鎖機(jī)制，如下所示：
#獲取鎖
value="資源"
lock=threading.Lock()
def run():
try:
lock.acquire()
for i in range(10):
print(threading.current_thread().name,value)
finally:
lock.release()
thread1=threading.Thread(target=run,name="線程A")
thread1.start()
thread2=threading.Thread(target=run,name="線程B")
thread2.start()
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上述程序示例中，多個線程持有同一把鎖，只有當(dāng)前一個前程使用完并釋放鎖，隊列中的其他線程才能夠正常的訪問同一個資源，以此避免非線程安全問題。當(dāng)然值得注意的，在Python中，鎖的釋放并非是自動的，而是需要開發(fā)人員手動顯式的執(zhí)行release()函數(shù)進(jìn)行釋放，所以大家千萬要記得使用完之后 一定要記得解鎖 ，否則其他線程就會一直阻塞。
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在并發(fā)場景下，使用鎖可以有效的避免線程安全問題，但是這也同時造成了另外一個問題的出現(xiàn)，那就容易造成 線程死鎖 ，如下所示：
#encoding=gbk
import threading,time
resourceA="資源A"
resourceB="資源B"
#獲取鎖
lockA=threading.Lock()
lockB=threading.Lock()
def run1():
try:
lockA.acquire()
print("%s成功鎖住"%threading.current_thread().name,resourceA)
print("%s準(zhǔn)備鎖住"%threading.current_thread().name,resourceB)
time.sleep(1)
lockB.acquire()
print("%s成功鎖住"%threading.current_thread().name,resourceB)
finally:
lockB.release()
lockA.release()
def run2():
try:
lockB.acquire()
print("%s成功鎖住"%threading.current_thread().name,resourceB)
print("%s準(zhǔn)備鎖住"%threading.current_thread().name,resourceA)
lockA.acquire()
print("%s成功鎖住"%threading.current_thread().name,resourceA)
finally:
lockA.release()
lockB.release()
thread1=threading.Thread(target=run1,name="線程A")
thread1.start()
thread2=threading.Thread(target=run2,name="線程B")
thread2.start()
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簡單來說，就是A線程鎖住A資源的時候，試圖獲取B鎖，但是B線程已經(jīng)搶先一步獲取到B鎖，這個時候A線程就必須等待，而B線程試圖獲取A鎖時，發(fā)現(xiàn)A鎖已經(jīng)被A線程獲取了，因此雙方都在等待，這樣一來就造成了永久等待，也就是線程死鎖。
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本章內(nèi)容到此結(jié)束，由于時間倉庫，本文或許有很多不盡人意的地方，希望各位能夠理解和體諒。最后祝愿大家，在新的一年事事順心，萬事如意，羊年行大運。
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