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一、Python 图形界面简介

1.1 什么是 GUI

Python 图形界面开发也叫 Python GUI 开发，通俗地讲，就是开发出带界面的客户端程序。

GUI 是 Graphics User Interface（图形用户界面）的缩写。在 GUI 中，并不只是输入文本和返回文本，用户可以看到窗口、按钮、文本框等组件，还可以通过鼠标和键盘操作应用。

GUI 是程序交互的一种不同的方式，使用 GUI 开发的程序，和命令行程序一样，都具有输入数据、处理数据和输出数据这 3 个基本要素，只不过，使用 GUI 开发的程序，它们的输入和输出方式更丰富，更有趣。

Python GUI 常用库

• Tkinter：Python官方内置的 GUI 库。
• wxPython：跨平台的 GUI 工具集，可以让 GUI 程序在不同的平台上显示平台对应的风格。
• PyQt：Python 编程语言和 Qt 库的成功融合，也能跨平台使用。
• PyGTK：基于老版本的 GTK+2 的库提供绑定，借助于底层 GTK+2 所提供的各种可视化元素和组件，主要适用于 Linux/UNIX 系统。
• Pywin32：可以像 VC 一样的形式使用 Python 开发 win32 应用。
• Kivy：开源库，它能够让使用相同源代码创建的程序实现跨平台运行。主要关注创新型用户界面开发，例如多点触摸应用程序。
• Flexx：一个纯 Python 工具包，可以用来创建图形化界面程序，还支持使用 Web 技术进行界面的渲染。

1.2 Python Tkinter GUI

Tkinter 有各种不同 GUI 组件如下图所示:

tkinter_gui.png

Tkinter 的 GUI 组件有两个根父类，它们都直接继承了 object 类：

• Misc：所有组件的根父类。
• Wm：主要提供了一些与窗口管理器通信的功能函数。
• Tk：代表应用程序的主窗口，通常都需要直接或间接使用该窗口类。
• BaseWidget：所有组件的基类，它还派生了一个子类 Widget。
• Widget：代表一个通用的 GUI 组件，Tkinter 所有的 GUI 组件都是 Widget 的子类。
• Pack、Place 和 Grid：布局管理器，它们负责管理所包含的组件的大小和位置。

Widget 的子类，各 GUI 组件的功能：

1.3 第一个GUI程序

上面介绍了 GUI 组件，先不用太熟悉它们。下面来看一个简单的例子：

from tkinter import *

# 创建Tk对象，Tk代表窗口
root = Tk()
# 设置窗口标题
root.title('窗口标题')
# 创建Label对象，第一个参数指定该Label放入root
w = Label(root, text="Hello Tkinter!")
# 调用pack进行布局
w.pack()
# 启动主窗口的消息循环
root.mainloop()

这里创建了两个对象 Tk 和 Label。Tk 代表顶级窗口，Label 代表一个简单的文本标签，因此需要指定将该 Label 放在哪个容器内。程序在创建 Label 时第一个参数指定了 root，表明该 Label 要放入 root 窗口内。

二、Tkinter GUI编程

2.1 使用 Frame 创建 Tk 容器对象

Python 的 os 模块提供了一个 fork() 方法，该方法可以 fork 出来一个子进程。

from tkinter import *

# 定义继承Frame的Application类
class Application(Frame):
    def __init__(self, master=None):
        Frame.__init__(self, master)
        self.pack()
        # 调用initWidgets()方法初始化界面
        self.initWidgets()

    def initWidgets(self):
        # 创建Label对象，第一个参数指定该Label放入root
        w = Label(self)
        # 创建一个位图
        bm = PhotoImage(file = 'serial.png')
        # 必须用一个不会被释放的变量引用该图片，否则该图片会被回收
        w.x = bm
        # 设置显示的图片是bm
        w['image'] = bm
        w.pack()
        # 创建Button对象，第一个参数指定该Button放入root
        okButton = Button(self, text="确定")
        okButton['background'] = 'yellow'
        okButton.configure(background='yellow')
        okButton.pack()

# 创建Application对象
app = Application()
# Frame有个默认的master属性，该属性值是Tk对象（窗口）
print(type(app.master))
# 通过master属性来设置窗口标题
app.master.title('窗口标题')
# 启动主窗口的消息循环
app.mainloop()

程序创建了 Frame 的子类 Application，并在该类的构造方法中调用了 initWidges() 方法（这个方法可以是任意方法名），程序在 initWidgets() 方法中创建了两个组件，即 Label 和 Button。

w.x = bm

这行代码负责为 w 的 x 属性赋值。这行代码有什么作用呢？因为程序在 initWidgets() 方法中创建了 PhotoImage 对象，这是一个图片对象。当该方法结束时，如果该对象没有被其他变量引用，这个图片可能会被系统回收，此处由于 w（Label 对象）需要使用该图片，因此程序就让 w 的 x 属性引用该 PhotoImage 对象，阻止系统回收 PhotoImage 的图片。

2.2 GUI 组件的常见选项以及各自的含义

Tkinter GUI 组件除了 background、text 这些属性外，还有一些常用属性如下：

三、Python 打包

3.1 常用的 Python 打包工具

本章将介绍两个常用的 Python 打包工具，分别是「zipapp」和「PyInstaller」。

• zipapp 模块主要用于将 Python 应用打包成一个 .pyz 文件。同时，无论开发 Python 应用时有多少源文件和依赖包，使用 zipapp 都可以将它们打包成一个 .pyz 文件，不足之处是该文件依然需要 Python 环境来执行。
• PyInstaller 工具则更强大，它可以直接将 Python 程序打包成可执行程序，前该工具跨平台，使用非常方便。使用 PyInstaller 打包出来的程序，完全可以被分发到对应平台的的目标机器上直接运行，无须在目标机器上安装 Python 解释器环境。

3.2 Python zipapp直接打包

zipapp 是一个可以直接运行的模块，该模块用于将单个 Python 文件或整个目录下的所有文件打包成可执行的档案包。

zipapp 模块的命令行语法如下：

python -m zipapp source [options]

该命令的 options 支持如下选项：

• -o <output>，--output=<output>：应选项指定输出档案包的文件名。如果不指定该选项，所生成的档案包的文件名默认为 source 参数值，并加上 .pyz 后缀。
• -p <interpreter>，--python=<interpreter>：改选项用于指定 Python 解释器。
• -m <mainfn>，--main=<mainfn>：该选项用于指定 Python 程序的入口函数。该选项应该为 pkg.mod:fn 形式，其中 pkg.mod 是一个档案包中的包或模块，fn 是指定模块中的函数。如果不指定该选项，则默认从模块中的 __main__.py 文件开始执行。
• -c，--compress：从 Python 3.7 开始支持该选项。该选项用于指定是否对档案包进行压缩来减小文件的大小，默认是不压缩。
• --info：该选项用于在诊断时显示档案包中的解释器。
• -h，--help：该选项用于显示 zipapp 模块的帮助信息。

举例说明：

python -m zipapp app -o first.pyz -m "app:main"

上面命令指定将当前目录下的 app 子目录下的所有 Python 源文件打包成一个档案包，并通过 -o 选项指定所生成的档案包的文件名为 first.pyz；-m 选项指定使用 app.py 模块中的 main 函数作为程序入口。

3.3 Python zipapp打包独立应用（包含第三方包）

在 app 所在目录下创建一个 dbapp 子目录，该子目录将会作为本应用的目录。接下来在 dbapp 目录下新建一个 __main__.py 文件作为程序入口，这样程序在打包档案包时就不需要指定程序入口了。

下面是 __main__.py 文件的代码：

from exec_select import *
# 执行query_db()函数
query_db()

exec_select.py 包含代码如下：

# 导入访问MySQL的模块
import mysql.connector
def query_db():
    ......

按照如下步骤将 dbapp 子目录下的应用打包成独立应用：

1. 通过命令行工具在dbapp当前所在目录执行如下命令：

   python -m pip install -r requirements.txt --target dbapp

   上面命令实际上就是使用 pip 模块来安装模块:

   • python -m pip install 表示要安装模块。
   • --target 选项指定将模块安装到指定目录下，此处指定将依赖模块安装到 dbapp 子目录下。
   • -r 选项指定要安装哪些模块，此处使用 requirements.txt 文件列出要安装的模块和包。-r 选项支持两个值：直接指定要安装的模块或包；使用清单文件指定要安装的模块和包。

2. 如果 pip 在 dbapp 子目录下生成了 .dist-info 目录，则建议删除该目录。

3. 使用 zipapp 模块执行打包操作。由于本例的 dbapp 子目录下包含了 __main__.py 文件，该文件将会作为程序入口，因此打包时不需要指定 -m 选项。使用如下命令来打包：

   python -m zipapp dbapp

3.4 Python PyInstaller安装和使用

Python 默认并不包含 PyInstaller 模块，因此需要自行安装 PyInstaller 模块。

pip install pyinstaller

不管这个 Python 应用是单文件的应用，还是多文件的应用，只要在使用 pyinstaller 命令时编译作为程序入口的 Python 程序即可。

PyInstaller 工具生成可执行程序的语法如下：

pyinstaller 选项 Python 源文件

下面看示例

exec_select.py 文件包含的代码如下：

# 导入访问MySQL的模块
import mysql.connector

def query_db():
    # ①、连接数据库
    conn = conn = mysql.connector.connect(user='root', password='123456',
        host='localhost', port='3306',
        database='python', use_unicode=True)
    # ②、获取游标
    c = conn.cursor()
    # ③、调用执行select语句查询数据
    c.execute('select * from user_tb where user_id > %s', (2,))
    # 通过游标的description属性获取列信息
    description = c.description
    # 使用fetchall获取游标中的所有结果集
    rows = c.fetchall()
    # ④、关闭游标
    c.close()
    # ⑤、关闭连接
    conn.close()
    return description, rows

mian.py 文件包含的代码如下：

from exec_select import *
from tkinter import *

def main():
    description, rows = query_db()
    # 创建窗口
    win = Tk()
    win.title('数据库查询')
    # 通过description获取列信息
    for i, col in enumerate(description):
        lb = Button(win, text=col[0], padx=50, pady=6)
        lb.grid(row=0, column=i)
    # 直接使用for循环查询得到的结果集
    for i, row in enumerate(rows):
        for j in range(len(row)):
            en = Label(win, text=row[j])
            en.grid(row=i+1, column=j)
    win.mainloop()
if __name__ == '__main__':
    main()

执行打包命令：

Pyinstaller -F -w main.py