Python 高级特性课程大纲

2025-07-20

大家好，这里是程序员晚枫，全网同名。
Python 语法进阶课程大纲
（目标：已掌握基础语法，想写出“像样”的 Python 代码，但还不想扎进 CPython 源码的工程师）

总时长：10 周 × 2.5 h（直播 / 录播均可拆分）

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第 0 章课程预热（30 min，可选）

开发环境再梳理
– pyenv + virtualenv + poetry 一条命令搭环境
– VS Code / PyCharm 的隐藏技巧（remote、test runner、postfix）
代码风格统一
– black + isort + flake8 配置模板
– pre-commit 一键格式化
Git 工作流：分支命名、commit message、rebase 示范

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第 1 章迭代器协议与生成器范式（3 h）
1.1 迭代器 vs 可迭代对象
‑ __iter__ / __next__ 手写一个斐波那契迭代器
1.2 生成器函数与生成器表达式
‑ yield 语义、send/throw/close 实战
‑ 用生成器重构“逐行读大文件”案例
1.3 内置高阶迭代工具
‑ itertools 三板斧：takewhile、groupby、tee
‑ 用 itertools.chain.from_iterable 打平三层嵌套列表
1.4 惰性求值陷阱
‑ 生成器只能遍历一次？如何克隆？
‑ 内存与 CPU trade-off 可视化

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第 2 章装饰器深度实践（3 h）
2.1 函数装饰器到类装饰器
‑ 保留元数据的 functools.wraps
2.2 带参数的装饰器工厂
‑ 实现 @retry(times=3, delay=1)
2.3 装饰器链顺序与调试技巧
‑ 用 inspect 查看调用栈
2.4 实战：写一个自动缓存装饰器（支持 TTL、LRU）

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第 3 章上下文管理器与资源治理（2.5 h）
3.1 with 语句背后的 __enter__/__exit__
3.2 contextlib 三板斧
‑ @contextmanager 写数据库事务
‑ contextlib.ExitStack 动态管理多个资源
3.3 实战：写一个线程安全的文件锁
3.4 异步上下文管理器 (__aenter__/__aexit__) 先睹为快

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第 4 章描述符协议与属性拦截（2.5 h）
4.1 @property 的底层：描述符协议
4.2 数据描述符 vs 非数据描述符优先级
4.3 实战：ORM 字段类型校验器
‑ 写一个 StringField(max_length=128)
4.4 利用描述符实现只读类变量

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第 5 章元类黑魔法入门（3 h）
5.1 类也是对象：type 的三参数形式
5.2 元类 vs 类装饰器：何时选谁？
5.3 实战：写一个自动注册子类的插件框架
5.4 元类常见误区与调试技巧

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第 6 章数据类与类型提示工程化（3 h）
6.1 dataclasses 高阶用法
‑ field() 的 default_factory、__post_init__
6.2 typing 模块速通
‑ Literal、TypedDict、Protocol
‑ mypy 实战：渐进式类型检查 CI 集成
6.3 运行时类型校验：pydantic 案例
6.4 用 dataclasses.asdict 自动生成 REST 响应

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第 7 章并发模型抉择（4 h）
7.1 线程、进程、协程：各自适用场景
7.2 concurrent.futures 线程池 vs 进程池
7.3 asyncio 核心概念
‑ event loop、await、Task、Future
‑ 用 asyncio.Semaphore 控制并发爬虫
7.4 混合并发模式：CPU 密集 + I/O 密集
‑ asyncio.to_thread 与 run_in_executor

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第 8 章内存模型与性能调优（3 h）
8.1 CPython 中的引用计数 + 垃圾回收
8.2 用 tracemalloc 抓内存泄漏
8.3 可变对象陷阱：列表乘法与默认参数
8.4 性能可视化
‑ cProfile + snakeviz
‑ line_profiler 逐行耗时

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第 9 章模块化与包管理工程化（2.5 h）
9.1 绝对导入 vs 相对导入
9.2 __init__.py 的演进（PEP 420 命名空间包）
9.3 构建可发布的包
‑ pyproject.toml 标准
‑ 用 build + twine 发版到 PyPI
9.4 语义化版本号与自动化发布流水线

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第 10 章综合实战：迷你 Web 框架（4 h）