TIL.05) [Python]Module & Package

Yongineer·2020년 6월 1일
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Module

  • 함수, 변수, 클래스를 모아놓은 파일

💡 왜 Module을 사용할까?

  • 다른 파일에서 재사용이 가능하게 하기 위해
  • 전체 코드가 한 파일에 넣기에는 너무 클 때 여러 파일로 나누어서 정리 및 관리하기 위해

Module 만들기

  • Python 파일을 만든 후
  • 재사용 하고 싶은 함수, 클래스, 변수등을 작성하면 끝.
## my_module.py
my_module_var = 7

def my_module_func():
    return "Hello!"

class MyModuleClass:
    pass

Module 사용하기

  • module을 사용할 파일에서
  • import 키워드를 사용하여 불러온 후
  • <module 파일 이름>.<module 안에 작성한 variable, function, class의 이름> 으로 사용

Exemple

my_module.my_module_func()

Result

Hello!
  • 💡만약 해당 모듈이름과 연결하여 호출하지 않으면 Python은 해당 파일에서 사용할 변수/함수/클래스를 찾을것이고 작성하지 않았다면 에러가 날것이다.

From ~ Import

  • from import 키워드로 모듈을 불러올 수 있다.
  • from <Module 이름> import <변수/함수/클래스 1>, <변수/함수/클래스 2>...<변수/함수/클래스 n>
  • from import 키워드로 모듈 호출 시 모듈의 이름없이 바로 원하는 변수, 함수, 클래스를 사용할 수 있다.
from my_module import my_module_func, my_module_var

print(my_module_var)
my_module_func()
  • 모듈의 모든 요소를 import 할 때는 * 을 사용한다 : from <Module 이름> import *
  • 하지만 local scope를 갖고 있는 다른 변수, 함수, 클래스와 충돌이 발생할 수 있고 충돌이 발생했을 때 알기 어렵기 때문에 권장하지 않는 방법

Import As

  • import as 키워드로 모듈에서 사용할 요소들에 이름을 부여 할 수 있다.
  • from <Module 이름> import <변수/함수/클래스> as <사용자 지정 이름>
  • Module에도 이름을 부여할 수 있다.
  • import <Module 이름> as <사용자 지정 이름>

💡왜 module에 이름을 붙일까?
1. 서로 다른 모듈에서 동일한 이름의 변수, 함수, 클래스가 있다면 충돌할 수 있고
2. 원하는 요소의 이름이 너무 길수도 있기 때문에

Package

  • 모듈의 집합
  • Python 파일들로 이루어져 있는 Directory가 하나의 Package가 된다.

Import Package

  • Module을 Import 할 때와 같은 방법
  • 다만, 점(.)으로 원하는 모듈을 지정하여 Import 해야 한다.
import pkg.mod1
from pkg.mod2 import func2

pkg.mod1.func2()
func2()

Package Initialization

  • __init__.py 파일로 Package의 초기 설정을 해줄 수 있다.
  • Package가 Import 될 때 __init__.py의 코드들이 자동으로 실행 된다.

왜 __init__.py 파일을 사용할까?

  • Import 할때 경로의 총 길이를 줄여줄 수 있다.
# __init__.py
from .mod1 import func2
# main.py
from pkg import func2
# 이미 pkg.mod1에 있는 함수지만 __init__.py에서 이미 경로를 지정했기때문에 
# 모듈 파일을 지정하지 않고 사용가능

func2()
  • Package에서 Import할 수 있는 변수, 함수, 클래스 제한이 가능하다.
    1. __init__.py 파일 내 __all__ 변수를 통해 사용할 요소를 지정하여 제한 시킬 수 있다.
    2. __all__ 변수의 Default 값은 모든 변수,함수,클래스 (때문에 따로 정의를 하여 요소를 제한 시킴)
    3. __all__ 변수는 String 값의 요소를 갖고 있는 List (List of String)
    4. 따라서, Import해야 할 요소들을 String 으로 List 에 선언
# __init__.py
from .mod1 import func2
from .mod2 import func3

__all__ = ['func2', 'func3'] #__all__ 변수에 사용할 함수 정의
# main.py
from pkg import *

func2()
func3()
func4() ## <== Error. func4 함수는 __all__ 에 정의되지 않았으므로 import 될 수 없음.

💡왜 import 할 수 있는 요소를 제한할까?

  • 내부적으로만 사용되어야 하는 요소가 존재 한다.
  • 이러한 요소가 Package 외부에서 Import 되는것을 막기 위해 제한 시킨다.
  • Package가 Import될 때 반드시 먼저 실행되어야 하는 코드들이 있을 때

다른 사람이 만든 Package 사용하기

  • Python의 Package Manager 사용 (PIP)
  • pip install Django

Import Search 순서

  • sys.modules ➡️ built-in modules ➡️ sys.path

sys.modules

  • Python에서 Module, Package를 찾기 위해 가장 먼저 확인하는 곳
  • sys.modules은 단순한 dictionary
  • 이미 Import된 Module과 Package들을 저장하고 있다.
  • 즉, 한번 Import된 Module, Package들을 Python이 또 다시 찾지 않도록 하는 기능을 갖고 있다.
  • 새로 import하는 모듈은 sys.modules 에서 찾을 수 없다.

💡sys.modules에 import된 Module, Package를 확인 하는 방법

import sys
print(sys.modules)
{
'sys': <module 'sys' (built-in)>, 
'builtins': <module 'builtins' (built-in)>, 
'_frozen_importlib': <module 'importlib._bootstrap' (frozen)>,...
'enum': <module 'enum' from '/usr/lib/python3.8/enum.py'>, 
'signal': <module 'signal' from '/usr/lib/python3.8/signal.py'>
}

dictionary 타입임을 확인 할 수 있다.

built-in modules

  • Python에서 제공하는 공식 라이브러리들
  • 이미 Python에 포함되어 있기 때문에 Python이 쉽게 찾을 수 있다.
  • print(), set() 과 같은 함수들이 해당된다.

sys.path

  • Python에서 마지막으로 찾는 곳
  • 기본적으로 List 이며 String 요소들을 갖고 있다.
  • Python package들의 경로를 갖고 있다.
  • Python은 List 의 각 경로를 하나씩 확인해 가면서 해당 경로에 import 한 Package가 위치해 있는지 확인한다.
  • 만약 sys.path에서도 못 찾는다면 Python은 ModuleNotFoundError 에러를 리턴한다.

💡sys.path 경로 확인 방법

import sys
print(sys.path)
['/home/runner/Python-Training', '/opt/virtualenvs/python3/lib/pyth
on3.8/site-packages', '/usr/lib/python38.zip', '/usr/lib/python3.8'
, '/usr/lib/python3.8/lib-dynload']

List 타입임을 확인 할 수 있다.

Absolute Path & Relative Path

  • built-in modules나 pip를 통해 설치한 module 및 package는 일반적으로 import하는데 문제가 잘 없다.
  • pip를 통해 패키지 설치시 site-packages라는 directory에 설치가 되며 이는 sys.path에 이미 포함되어 있다.
  • 하지만 직접 개발한 local package를 import 할때는 해당 package의 위치에 맞게 import 경로를 잘 선언 해야 한다.

Absolute Path

  • 절대 경로
  • import하는 파일이나 경로에 상관없이 항상 경로가 동일하기 때문
  • 경로가 길어질 수 있다는 단점이 있다.

Absolute Path 사용방법

└── my_app
    ├── main.py
    ├── package1
    │   ├── module1.py
    │   └── module2.py
    └── package2
        ├── __init__.py
        ├── module3.py
        ├── module4.py
        └── subpackage1
            └── module5.py

위와 같이 package1, package2 이라는 두개의 패키지와 package2와 같이 subpackage1 이라는 중첩 package를 갖고 있는 프로젝트에서 package1,package2를 import 한다고 가정할 때 다음과 같이 import 하면 된다.

from package1 import module1
from package1.module2 import function1
from package2 import class1
from package2.subpackage1.module5 import function2

my_app이라는 최상위 directory에서 시작하여 경로를 지정한다. 따라서 subpackage1의 module5 module의 function2 함수를 import 하기 위해 다음과 같은 경로를 거치게 된다.

  • my_app ➡️ package2 ➡️ subpackage1 ➡️ module5

만약 Python이 리눅스라면 백슬래시(/) 윈도우라면 슬래시() 형태로 이 경로가 나타날 것이고 Python은 이점(.)을 이용하여 이 경로를 표현한다. 다만 최상위 directory인 my_app은 current directory라고 하는 현재의 프로젝트 디렉토리는 Default로 sys.path에 포함되어 생략되고 다음과 같이 표현 가능하다.

  • package2.subpackage1.module5

Relative Path

  • import하는 위치를 기준으로 경로를 정의 한다.
  • local package 안에서 다른 local package를 import 할때 사용 된다.
  • 경로의 길이가 줄어든다
  • 헷갈리기 쉽다.
  • 파일 위치가 변경되면 경로 위치도 변경되어야 하는 단점이 있다.
  • 왠만하면 Absolute Path를 사용하는걸 권장한다.

Relative Path 사용 방법

└── my_app
    ├── main.py
    ├── package1
    │   ├── module1.py
    │   └── module2.py
    └── package2
        ├── __init__.py
        ├── module3.py
        ├── module4.py
        └── subpackage1
            └── module5.py

위와 같이 package1, package2 이라는 두개의 패키지와 package2와 같이 subpackage1 이라는 중첩 package를 갖고 있는 프로젝트에서 package2의 module3에서 package2의 class1 과 package2의 하위 package인 subpackage1의 module5의 function2를 import 한다고 가정할 때 다음과 같이 import 하면 된다.

# package2/module3.py

from .import class1
from .subpackage1.module5 import function2

여기서 점(.)은 import 하는 파일의 현재 위치를 말한다. 즉, 위 예제에서 module3가 위치해 있는 경로인 package2가 현재 경로, 점(.)인 것이다.
그럼 만약 subpackage1에서 package2의 module4를 import 하려고 한다면 어떻게 해야 할까.

# subpackage1/module5.py
from ..module4 import class4

그럴 때는 상위 디렉토리로 이동해야 하므로 점(.)을 2개 사용하여(..) 상위 디렉토리로 이동해야 한다.

(터미널에서 폴더 이동하는 것과 같다)

Assignment

1. sys.modules 와 sys.path의 차이점

sys.modules

  • Python에서 Module, Package를 찾기 위해 가장 먼저 확인하는 곳
  • sys.modules은 단순한 dictionary
  • 이미 Import된 Module과 Package들을 저장하고 있다.
  • 즉, 한번 Import된 Module, Package들을 Python이 또 다시 찾지 않도록 하는 기능을 갖고 있다.
  • 새로 import하는 모듈은 sys.modules 에서 찾을 수 없다.

sys.path

  • Python에서 마지막으로 찾는 곳
  • 기본적으로 List 이며 String 요소들을 갖고 있다.
  • Python package들의 경로를 갖고 있다.
  • Python은 List 의 각 경로를 하나씩 확인해 가면서 해당 경로에 import 한 Package가 위치해 있는지 확인한다.
  • 만약 sys.path에서도 못 찾는다면 Python은 ModuleNotFoundError 에러를 리턴한다.

2. Python은 sys 모듈의 위치를 어떻게 찾을 수 있을까?

위에 잠깐 정리가 되었지만, sys.modules를 출력해보면 다음과 같은 결과를 얻을 수 있다.

import sys
print(sys.modules)
{
'sys': <module 'sys' (built-in)>, 
'builtins': <module 'builtins' (built-in)>, 
'_frozen_importlib': <module 'importlib._bootstrap' (frozen)>,...
'enum': <module 'enum' from '/usr/lib/python3.8/enum.py'>, 
'signal': <module 'signal' from '/usr/lib/python3.8/signal.py'>
}

여기서 제일 첫 줄을 보면 'sys': <module 'sys' (built-in)> 임을 확인 할 수 있다. 즉, Python은 sys module을 built-in modules에서 찾는다는 것을 확인 할 수 있다.

3. Absolute Path & Relative Path

Absolute Path

  • 절대 경로
  • import하는 파일이나 경로에 상관없이 항상 경로가 동일하다.
  • 경로의 시작은 항상 프로젝트 최 상단 디렉토리에서부터 시작된다.
  • 경로가 길어질 수 있다는 단점이 있다.

Relative Path

  • import하는 위치를 기준으로 경로를 정의 한다.
  • local package 안에서 다른 local package를 import 할때 사용 된다.
  • 경로의 길이가 줄어든다
  • 헷갈리기 쉽다.
  • 파일 위치가 변경되면 경로 위치도 변경되어야 하는 단점이 있다.

4. Calculator Package 만들어 보기

5. main module에서 package의 module을 어떻게 import 해야 할까

만약 main 모듈에서 Relative Path로 module를 import하면 다음과 같은 오류가 발생된다.

  • Attempted relative import beyond top-level package

원인은 Python documents에서 찾을 수 있는데 다음과 같이 안내 하고 있다.

Since the name of the main module is always "main", modules intended for use as the main module of a Python application must always use absolute imports.

Python에서 Relative Path는 항상 Module의 이름을 기준으로 경로를 찾는데 main module의 이름은 항상 main이다. 이를 알 수 있는 방법은 __name__ 이란 변수를 호출해 보면 알 수 있다.

💡예제 코드의 각 모듈에 __name__ 변수를 출력하도록 수정 한 후 실행 해보자.

Code

# main.py
# absoulte path
#from calculator.add_and_multiply import add_and_multiply

# relative path
from calculator.add_and_multiply import add_and_multiply

if __name__ == '__main__':
    print(add_and_multiply(1, 2))
    print(__name__)
# add_and_multiply.py
from .multiplication import multiply
# from calculator.multiplication import multiply

def add_and_multiply(a, b):
    print(__name__)

    return multiply(a, b) + (a+b)
# multiplication.py
def multiply(a, b):
    print(__name__)
    return(a*b)

Result

calculator.add_and_multiply #add_and_multiply.py의 __name__
calculator.multiplication #multiplication.py의 __name__
5 #add_and_multiply module에서 리턴된 값
__main__ #main.py의 __name__

따라서 main module에서 Relative Path를 통해 모듈의 경로를 찾을수 없으며 main module에서는 항상 Absolute Path를 사용해야 한다. 따라서 예제 코드를 수정 하면 다음과 같다.


# absoulte path
from calculator.add_and_multiply import add_and_multiply 

# relative path
#from .calculator.add_and_multiply import add_and_multiply

if __name__ == '__main__':
    print(add_and_multiply(1,2))

6. Absolute Path & Relative Path

Absolute Path

from calculator.multiplication import multiply

def add_and_multiply(a, b):
    return multiply(a, b) + (a+b)

Python이 Module을 찾는 순서는 다음과 같다.

  • 1️⃣ 전체 프로젝트 영역에서
  • 2️⃣Calculator 패키지를 찾는다.
  • 3️⃣Calculator 패키지를 찾았다면 Multiplication 모듈을 선택한다.

Relative Path

from .multiplication import multiply

def add_and_multiply(a, b):
    return multiply(a, b) + (a+b)

Python이 Module을 찾는 순서는 다음과 같다.

  • 1️⃣import를 실행한 같은 디렉토리에서
  • 2️⃣Multiplication 모듈을 찾은 다음 선택한다.

7. __**init**__.py 의 역할

  • Import 할때 경로의 총 길이를 줄여줄 수 있다.
# __init__.py
from .mod1 import func2
# main.py
from pkg import func2
# 이미 pkg.mod1에 있는 함수지만 __init__.py에서 이미 경로를 지정했기때문에 
# 모듈 파일을 지정하지 않고 사용가능

func2()
  • Package에서 Import할 수 있는 변수, 함수, 클래스 제한이 가능하다.
    1. __init__.py 파일 내 __all__ 변수를 통해 사용할 요소를 지정하여 제한 시킬 수 있다.
    2. __all__ 변수의 Default 값은 모든 변수,함수,클래스 (때문에 따로 정의를 하여 요소를 제한 시킴)
    3. __all__ 변수는 String 값의 요소를 갖고 있는 List (List of String)
    4. 따라서, Import해야 할 요소들을 String 으로 List 에 선언
# __init__.py
from .mod1 import func2
from .mod2 import func3

__all__ = ['func2', 'func3'] #__all__ 변수에 사용할 함수 정의
# main.py
from pkg import *

func2()
func3()
func4() ## <== Error. func4 함수는 __all__ 에 정의되지 않았으므로 import 될 수 없음.
  • Package가 Import될 때 반드시 먼저 실행되어야 하는 코드들이 있을 때
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