Python的import机制

package 和 module 概念

module 可以是一个py文件，一个pyd文件，dll文件，一个so文件。
package必须是一个文件夹，并且文件夹里面必须有__init__.py文件。
import 文件夹A，实际上是把<module 'A' from 'D:\python Code\A\__init__.py'>动态加载到sys.modules。

关于import

当你执行一个import操作

Python虚拟机把module A动态加载到sys.modules
Python虚拟机引入符号'A',
把'A'映射到sys.modules的module A
把'A'加入到当前名字空间

>>> import A
>>> dir()
['A','__annotations__', '__builtins__', '__doc__', '__loader__', '__name__', '__package__', '__spec__' ]

但是，import A.test，为什么当前名字空间没有A.test?

Python虚拟机把module A动态加载到sys.modules
在module A的path搜索module test
Python虚拟机把module A.test动态加载到sys.modules
Python虚拟机引入符号'A',
把'A'映射到sys.modules的module A
把'A'加入到当前名字空间

>>> import A.test
>>> dir()
['A', '__annotations__', '__builtins__', '__doc__', '__loader__', '__name__', '__package__', '__spec__']

为什么是A.test?这是为了让A.test和B.test在sys.modules里面和平共存。

当你执行一个import as操作

Python虚拟机把A.test动态加载到sys.modules
Python虚拟机引入符号't',
把't'映射到sys.modules的module A.test
把't'加入到当前名字空间

>>> import A.test as t
>>> dir()
['__annotations__', '__builtins__', '__doc__', '__loader__', '__name__', '__package__', '__spec__', 't']

所有的import的模块都会在sys.module缓存。

举个例子：
test3.py

B = 4

del test3，不能调用test3.B。但是sys.module仍然存在test3。

import sys
import test3

print(sys.modules['test3'])
print(test3.B)
del test3
print(sys.modules['test3'])
print(test3.B)

输出:

<module 'test3' from 'D:\\python Code\\test3.py'>
4
<module 'test3' from 'D:\\python Code\\test3.py'>
NameError: name 'test3' is not defined

from import 和 import

举个例子：
A/test.py

B = 3

命令行执行：

>>> from A.test import B
>>> dir()
['B', '__annotations__', '__builtins__', '__doc__', '__loader__', '__name__', '__package__', '__spec__']
>>> import sys
>>> print(sys.modules['A'])
<module 'A' from 'D:\\python Code\\A\\__init__.py'>
>>> print(sys.modules['A.test'])
<module 'A.test' from 'D:\\python Code\\A\\test.py'>

from import 和import没有本质区别，都是要把A, A.test 加载到sys.modules。
区别是from import 会把符号'B'加入到当前名字空间，但没有把符号'A'加入到当前名字空间。

关于reload

importlib.reload 只会更新模块修改了的对象和新增的对象。
源码文件删除了的对象，reload后依然存在。

test.py文件内容

class A():
     pass

命令行执行：

>>>import test
>>>print(test.A)
<class 'test.A'>

test.py修改后

B = 1

命令行执行：

>>>import importlib
>>>importlib.reload(test)
>>>test.B
1
>>>test.A
<class 'test.A'>

关于import和reload

所有的import动作，第一次都会在sys.module缓存。
第二次之后的import都是使用sys.module缓存。
reload相当于重新执行一次import。
举个例子：
test1.py

import test3

class A():
    pass

test2.py

import test3
print('first:', test3.B)
test3.B = 1
print('change:', test3.B)
import test1
# from test1 import A
print('import test1:',test3.B)
import importlib
importlib.reload(test3)
print('reload:', test3.B)

test3.py

B = 4
print('hello')

执行test2.py的结果

hello
first: 4
change: 1
import test1: 1
hello
reload: 4

避免全局变量在reload中被替换

把test3.py改成如下,即可避免B在reload的时候还原。

if 'B' not in globals():
    B = 4
print('hello')

循环import的问题与解决方案

举个例子:
test1.py

import test2

class A():
    def __init__(self):
        test2.test()

a = A()

test2.py

import test1

def test():
    print(test1.A)

如果执行test1.py,运行顺序如下报错所示：

Traceback (most recent call last):
  File "D:/python Code/test1.py", line 2, in <module>
    import test2
  File "D:\python Code\test2.py", line 2, in <module>
    import test1
  File "D:\python Code\test1.py", line 8, in <module>
    a = A()
  File "D:\python Code\test1.py", line 6, in __init__
    test2.test()
AttributeError: module 'test2' has no attribute 'test'

因为test2.py里面import了test1.py,所以又继续test1.py的初始化。
执行到a = A()的时候，test2.py还没初始化完，所以没有test函数。

解决方案：

如果是脚本执行，在test1.py改为如下即可:

if __name__ == '__main__':
    a = A()

__name__是python的一个内置类属性，它存储模块的名称。
python的模块既可以被调用，也可以独立运行。而被调用时__name__存储的是模块名(test1)，独立运行时存储的是__main__。它的作用主要就是用来区分，当前模块是独立运行还是被调用。

如果test1是被作为模块调用的场合，把test2.py改为如下即可:

def test():
    import test1
    print(test1.A)

test2在需要的时候才import test1,这时候可以确保test1已经初始化完成。

Python的import机制