我初學(xué)Python時，聽到的關(guān)于Python的第一句話就是，Python是一門解釋性語言，我就這樣一直相信下去，直到發(fā)現(xiàn)了*.pyc文件的存在。如果是解釋型語言，那么生成的*.pyc文件是什么呢？c應(yīng)該是compiled的縮寫才對啊！

為了防止其他學(xué)習(xí)Python的人也被這句話誤解，那么我們就在文中來澄清下這個問題，并且把一些基礎(chǔ)概念給理清。

2. 解釋型語言和編譯型語言

計算機(jī)是不能夠識別高級語言的，所以當(dāng)我們運(yùn)行一個高級語言程序的時候，就需要一個“翻譯機(jī)”來從事把高級語言轉(zhuǎn)變成計算機(jī)能讀懂的機(jī)器語言的過程。這個過程分成兩類，第一種是編譯，第二種是解釋。

編譯型語言在程序執(zhí)行之前，先會通過編譯器對程序執(zhí)行一個編譯的過程，把程序轉(zhuǎn)變成機(jī)器語言。運(yùn)行時就不需要翻譯，而直接執(zhí)行就可以了。最典型的例子就是C語言。

解釋型語言就沒有這個編譯的過程，而是在程序運(yùn)行的時候，通過解釋器對程序逐行作出解釋，然后直接運(yùn)行，最典型的例子是Ruby。

通過以上的例子，我們可以來總結(jié)一下解釋型語言和編譯型語言的優(yōu)缺點(diǎn)，因為編譯型語言在程序運(yùn)行之前就已經(jīng)對程序做出了“翻譯”，所以在運(yùn)行時就少掉了“翻譯”的過程，所以效率比較高。但是我們也不能一概而論，一些解釋型語言也可以通過解釋器的優(yōu)化來在對程序做出翻譯時對整個程序做出優(yōu)化，從而在效率上超過編譯型語言。

此外，隨著Java等基于虛擬機(jī)的語言的興起，我們又不能把語言純粹地分成解釋型和編譯型這兩種。

用Java來舉例，Java首先是通過編譯器編譯成字節(jié)碼文件，然后在運(yùn)行時通過解釋器給解釋成機(jī)器文件。所以我們說Java是一種先編譯后解釋的語言。

再換成C#，C#首先是通過編譯器將C#文件編譯成IL文件，然后在通過CLR將IL文件編譯成機(jī)器文件。所以我們說C#是一門純編譯語言，但是C#是一門需要二次編譯的語言。同理也可等效運(yùn)用到基于.NET平臺上的其他語言。

3. Python到底是什么

其實Python和Java/C#一樣，也是一門基于虛擬機(jī)的語言，我們先來從表面上簡單地了解一下Python程序的運(yùn)行過程吧。

當(dāng)我們在命令行中輸入python hello.py時，其實是激活了Python的“解釋器”，告訴“解釋器”：你要開始工作了?？墒窃凇敖忉尅敝?，其實執(zhí)行的第一項工作和Java一樣，是編譯。

熟悉Java的同學(xué)可以想一下我們在命令行中如何執(zhí)行一個Java的程序：

javac hello.java

java hello

只是我們在用Eclipse之類的IDE時，將這兩部給融合成了一部而已。其實Python也一樣，當(dāng)我們執(zhí)行python hello.py時，他也一樣執(zhí)行了這么一個過程，所以我們應(yīng)該這樣來描述Python，Python是一門先編譯后解釋的語言。

4. 簡述Python的運(yùn)行過程

在說這個問題之前，我們先來說兩個概念，PyCodeObject和pyc文件。

我們在硬盤上看到的pyc自然不必多說，而其實PyCodeObject則是Python編譯器真正編譯成的結(jié)果。我們先簡單知道就可以了，繼續(xù)向下看。

當(dāng)python程序運(yùn)行時，編譯的結(jié)果則是保存在位于內(nèi)存中的PyCodeObject中，當(dāng)Python程序運(yùn)行結(jié)束時，Python解釋器則將PyCodeObject寫回到pyc文件中。

當(dāng)python程序第二次運(yùn)行時，首先程序會在硬盤中尋找pyc文件，如果找到，則直接載入，否則就重復(fù)上面的過程。

所以我們應(yīng)該這樣來定位PyCodeObject和pyc文件，我們說pyc文件其實是PyCodeObject的一種持久化保存方式。

5. 運(yùn)行一段Python程序

我們來寫一段程序?qū)嶋H運(yùn)行一下：

程序本身毫無意義。我們繼續(xù)看：

然而我們在程序中并沒有看到pyc文件，仍然是test.py孤零零地呆在那！

那么我們換一種寫法，我們把print_str方法換到另外的一個python模塊中：

然后運(yùn)行程序：

這個時候pyc文件出現(xiàn)了，其實認(rèn)真思考一下不難得到原因，我們考慮一下實際的業(yè)務(wù)情況。

6. pyc的目的是重用

回想本文的第二段在解釋編譯型語言和解釋型語言的優(yōu)缺點(diǎn)時，我說編譯型語言的優(yōu)點(diǎn)在于，我們可以在程序運(yùn)行時不用解釋，而直接利用已經(jīng)“翻譯”過的文件。也就是說，我們之所以要把py文件編譯成pyc文件，最大的優(yōu)點(diǎn)在于我們在運(yùn)行程序時，不需要重新對該模塊進(jìn)行重新的解釋。

所以，我們需要編譯成pyc文件的應(yīng)該是那些可以重用的模塊，這于我們在設(shè)計軟件類時是一樣的目的。所以Python的解釋器認(rèn)為：只有import進(jìn)來的模塊，才是需要被重用的模塊。

這個時候也許有人會說，不對??！你的這個問題沒有被解釋通啊，我的test.py不是也需要運(yùn)行么，雖然不是一個模塊，但是以后我每次運(yùn)行也可以節(jié)省時間啊！

OK，我們從實際情況出發(fā)，思考下我們在什么時候才可能運(yùn)行python xxx.py文件：

A. 執(zhí)行測試時。

B. 開啟一個Web進(jìn)程時。

C. 執(zhí)行一個程序腳本。

我們逐個來說，第一種情況我們就不用多說了，這個時候哪怕所有的文件都沒有pyc文件都是無所謂的。

第二種情況，我們試想一個webpy的程序把，我們通常這樣執(zhí)行：

抑或者：

然后這個程序就類似于一個守護(hù)進(jìn)程一樣一直監(jiān)視著8181/9002端口，而一旦中斷，只可能是程序被殺死，或者其他的意外情況，那么你需要恢復(fù)要做的是把整個的Web服務(wù)重啟。那么既然一直監(jiān)視著，把PyCodeObject一直放在內(nèi)存中就足夠了，完全沒必要持久化到硬盤上。

最后一個情況，執(zhí)行一個程序腳本，一個程序的主入口其實很類似于Web程序中的Controller，也就是說，他負(fù)責(zé)的應(yīng)該是Model之間的調(diào)度，而不包含任何的主邏輯在內(nèi)，如我在http://www.cnblogs.com/kym/archive/2010/07/19/1780407.html中所提到，Controller應(yīng)該就是一個Facade，無任何的細(xì)節(jié)邏輯，只是把參數(shù)轉(zhuǎn)來轉(zhuǎn)去而已，那么如果做算法的同學(xué)可以知道，在一段算法腳本中，最容易改變的就是算法的各個參數(shù)，那么這個時候給持久化成pyc文件就未免有些畫蛇添足了。

所以我們可以這樣理解Python解釋器的意圖，Python解釋器只把我們可能重用到的模塊持久化成pyc文件。

7. pyc的過期時間

說完了pyc文件，可能有人會想到，每次Python的解釋器都把模塊給持久化成了pyc文件，那么當(dāng)我的模塊發(fā)生了改變的時候，是不是都要手動地把以前的pyc文件remove掉呢？

當(dāng)然Python的設(shè)計者是不會犯這么白癡的錯誤的。而這個過程其實就取決于PyCodeObject是如何寫入pyc文件中的。

我們來看一下import過程的源碼吧：

這段代碼比較長，我們只來看我標(biāo)注了的代碼，其實他在寫入pyc文件的時候，寫了一個Long型變量，變量的內(nèi)容則是文件的最近修改日期，同理，我們再看下載入pyc的代碼：

不用仔細(xì)看代碼，我們可以很清楚地看到原理，其實每次在載入之前都會先檢查一下py文件和pyc文件保存的最后修改日期，如果不一致則重新生成一份pyc文件。

8. 寫在最后的

其實了解Python程序的執(zhí)行過程對于大部分程序員，包括Python程序員來說意義都是不大的，那么真正有意義的是，我們可以從Python的解釋器的做法上學(xué)到什么，我認(rèn)為有這樣的幾點(diǎn)：

A. 其實Python是否保存成pyc文件和我們在設(shè)計緩存系統(tǒng)時是一樣的，我們可以仔細(xì)想想，到底什么是值得扔在緩存里的，什么是不值得扔在緩存里的。

B. 在跑一個耗時的Python腳本時，我們?nèi)绾文軌蛏晕赫ヒ恍┏绦虻倪\(yùn)行時間，就是將模塊從主模塊分開。（雖然往往這都不是瓶頸）

C. 在設(shè)計一個軟件系統(tǒng)時，重用和非重用的東西是不是也應(yīng)該分開來對待，這是軟件設(shè)計原則的重要部分。

D. 在設(shè)計緩存系統(tǒng)（或者其他系統(tǒng)）時，我們?nèi)绾蝸肀苊獬绦虻倪^期，其實Python的解釋器也為我們提供了一個特別常見而且有效的解決方案。