Python初识

Python 的创始人为吉多·范罗苏姆（Guido van Rossum），在 1989 年荷兰的圣诞节期间，吉多·范罗苏姆为了在阿姆斯特丹打发时间，决心开发一个新的脚本解释程序，作为 ABC 语言的一种继承。

最新的 TIOBE排行榜，Python 赶超 PHP 占据第三， Python 崇尚优美、清晰、简单，是一个优秀并广泛使用的语言。

Python的应用

Python 可以应用于众多领域，如：数据分析、组件集成、网络服务、图像处理、数值计算和科学计算等众多领域。

Python目前主要应用领域

• 云计算: 云计算最火的语言， 典型应用 OpenStack
• WEB开发: 众多优秀的WEB框架，众多大型网站均为 Python 开发，Youtube，Dropbox，豆瓣， 典型WEB框架有 Django
• 科学运算、人工智能: 典型库 NumPy，SciPy，Matplotlib，Enthought librarys，pandas
• 系统运维: 运维人员必备语言
• 金融：量化交易，金融分析，在金融工程领域，Python 不但在用，且用的最多，而且重要性逐年提高。原因：作为动态语言的 Python，语言结构清晰简单，库丰富，成熟稳定，科学计算和统计分析都很出色，生产效率远远高于c，c++，java，尤其擅长策略回测
• 图形GUI: PyQT, WxPython,TkInter

Python在公司的应用

• 谷歌：Google App Engine 、code.google.com 、Google earth 、谷歌爬虫、Google广告等项目都在大量使用Python开发
• CIA: 美国中情局网站就是用 Python 开发的
• NASA: 美国航天局(NASA)大量使用Python进行数据分析和运算
• YouTube:世界上最大的视频网站YouTube就是用Python开发的
• Dropbox:美国最大的在线云存储网站，全部用Python实现，每天网站处理10亿个文件的上传和下载
• Instagram:美国最大的图片分享社交网站，每天超过3千万张照片被分享，全部用python开发
• Facebook:大量的基础库均通过Python实现的
• Redhat: 世界上最流行的 Linux 发行版本中的 yum 包管理工具就是用 Python 开发的

Python是什么样的语言？

经过上节的阅读，了解编程语言及分类之后我们便知道，Python 是一门动态解释性的强类型定义语言。

Python的优缺点

• 优点
  • 简单易学、功能强大 Python 的定位时“优雅”、“明确”、“简单”，但是功能却很强大；
  • 丰富的库、开发效率高 Python 有非常强大的第三方库，基本上你想通过计算机实现的任何功能，Python 官方库里都有相应的模块进行支持；在基础库的基础上进行开发，大大降低开发周期，提高了开发效率；
  • 高级语言、抽象程度高 用 Python 编写程序的时候无需考虑过多底层细节，如如何管理程序使用的内存等；
  • 面向过程、面向对象 Python 及支持面向过程编程，也支持面向对象编程；在面向过程的语言中，程序是由过程或仅仅是可重用代码的函数构建起来的；而在面向对象的语言中，程序数据（属性）和功能（函数/方法）组合而成的对象构建起来的；
  • 可移植性 由于它开源的本质、Python 已经被移植在许多平台上（经过改动使它能够工作在不同平台上）；如果你小心的避免使用依赖于特定系统的特性，那么你的 Python 程序无需修改就可以在几乎所有的系统平台上运行；
  • 可扩展性 如果需要一段关键代码运行得更快或者希望某些算法不公开，可以将这部分程序用 C/C++ 编写，然后在 Python 中调用。

• 缺点：

  • 线程不能利用多CPU 这是 Python 被人诟病最多的一个缺点。Python 的线程是操作系统的原生线程，在Linux上为 pthread ，在 Windows 上为 Win thread ，完全由操作系统调度线程执行。一个 Python 解释器进程内有一条主线程，以及多条用户程序的执行子线程。由于 GIL（Global Interpreter Lock，全局解释器锁，它是计算机程序设计语言解释器用于同步线程的工具，使得任何时刻仅有一个线程在执行）的存在，使得即使在多核 CPU 平台上，还是会禁止多线程的并行执行。
  • 代码不能加密 由于 Python 是一个解释型语言，其源代码都是以明文存在的。
  • 执行速度慢 与 C 和 C++ 相比，Python 确实要慢很多，这是由语言特性确定的；另外 Python 比 Java 也会慢一点，JVM 比 PVM 的实现更底层一些，因此 JVM 在将字节码翻译为机器码的速度也就更快一些。
  • 多行语句与命令行输出问题 由于 Python 规定用缩进来表示代码结构，而不支持分号分割，因此在大多数情况下不能将多条程序语句写成一行；如果在 shell 下要使用多条 Python 语句来完成一个功能时，必须将程序写入 .py 文件中。

任何一门语言都不是完美的，都有擅长和不擅长做的事情，所以不建议拿一个语言的劣势去跟另一个语言的优势来去比较，语言只是一个工具，是实现程序设计师思想的工具，就像我们之前中学学几何时，有的时候需要要圆规，有的时候需要用三角尺一样，拿相应的工具去做它最擅长的事才是正确的选择。

Python程序的运行过程

Python 和 Java/C# 一样，也是一门基于虚拟机的语言，我们先从表面上简单地了解一下 Python 程序的运行过程。

当我们在命令行中输入 python hello.py 时，其实是激活了 Python 的 “解释器”，告诉 “解释器”：你要开始工作了。可是在“解释”之前，其实执行的第一项工作和 Java 一样，是编译。

所以我们应该这样来描述 Python 语言：Python 是一门先编译后解释的语言。

PyCodeObject和pyc文件

当 Python 程序运行时，编译的结果则是保存在位于内存中的 PyCodeObject （Python编译器真正编译成的结果）中，当 Python 程序运行结束时，Python 解释器则将 PyCodeObject 写回到 pyc 文件中。

当 python 程序第二次运行时，首先程序会在硬盘中寻找 pyc 文件，如果找到则直接载入，否则就重复上图的过程。

所以我们应该这样来定位 PyCodeObject 和 pyc 文件，我们说 pyc 文件其实是 PyCodeObject 的一种持久化保存方式。

Python解释器的分类

当我们编写 Python 代码时，我们得到的是一个包含Python代码的以 .py 为扩展名的文本文件。要运行代码，就需要 Python 解释器去执行 .py 文件。

由于整个 Python 语言从规范到解释器都是开源的，所以理论上，只要水平够高，任何人都可以编写 Python 解释器来执行 Python 代码（当然难度很大）。事实上，确实存在多种 Python 解释器。

CPython

当我们从 Python官方网站 下载并安装好 Python 3.7 后，就直接获得了一个官方版本的解释器：CPython。这个解释器是用C语言开发的，所以叫 CPython。在命令行下运行 python 就是启动 CPython 解释器。CPython 是使用最广的 Python 解释器

IPython

IPython 是基于 CPython 之上的一个交互式解释器，也就是说 IPython 只是在交互方式上有所增强，但是执行 Python 代码的功能和 CPython 是完全一样的。好比很多国产浏览器虽然外观不同，但内核其实都是调用了IE。

CPython用 >>> 作为提示符，而 IPython用 In [ 序号 ]: 作为提示符。

PyPy

PyPy 是另一个 Python 解释器，它的目标是执行速度。PyPy 采用 JIT技术 ，对 Python 代码进行动态编译（注意不是解释），所以可以显著提高 Python 代码的执行速度。

绝大部分 Python 代码都可以在 PyPy下 运行，但是 PyPy 和 CPython 有一些是不同的，这就导致相同的 Python 代码在两种解释器下执行可能会有不同的结果。如果你的代码要放到 PyPy 下执行，就需要了解 PyPy 和 CPython 的不同点。

Jython

Jython 是运行在 Java 平台上的 Python 解释器，可以直接把 Python 代码编译成 Java 字节码执行。

IronPython

IronPython 和 Jython 类似，只不过 IronPython 是运行在微软 .Net 平台上的 Python 解释器，可以直接把 Python 代码编译成 .Net 的字节码。

总结

Python 的解释器很多，但使用最广泛的还是 CPython。如果要和 Java 或 .Net 平台交互，最好的办法不是用 Jython 或 IronPython ，而是通过网络调用来交互，确保各程序之间的独立性。