Python import机制详解

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本文详述了Python的import机制,对于理解Python的运行机制很有帮助!

1.标准import:

Python中所有加载到内存的模块都放在 sys.modules 。当 import 一个模块时首先会在这个列表中查找是否已经加载了此模块,如果加载了则只是将模块的名字加入到正在调用 import 的模块的 Local 名字空间中。如果没有加载则从 sys.path 目录中按照模块名称查找模块文件,模块可以是py、pyc、pyd,找到后将模块载入内存,并加到 sys.modules 中,并将名称导入到当前的 Local 名字空间。

一个模块不会重复载入。多个不同的模块都可以用 import 引入同一个模块到自己的 Local 名字空间,其实背后的 PyModuleObject 对象只有一个。这里说一个容易忽略的问题:import 只能导入模块,不能导入模块中的对象(类、函数、变量等)。例如:模块 A(A.py)中有个函数 getName,另一个模块不能通过 import A.getName 将 getName导入到本模块,只能用 from A import getName。

2.嵌套import:

1)顺序嵌套

例如:本模块导入 A 模块(import A),A 中又 import B,B 模块又可以 import 其他模块……
这中嵌套比较容易理解,需要注意的一点就是各个模块的 Local 名字空间是独立的。对于上面的例子,本模块 import A 之后本模块只能访问模块 A,不能访问模块 B 及其他模块。虽然模块 B 已经加载到内存了,如果访问还要再明确的在本模块中 import B。

2)循环嵌套

例如:

文件[A.py]

from B import D

class C:pass

文件[ B.py ]

from A import C

class D:pass

为什么执行 A 的时候不能加载 D 呢?
如果将 A.py 改为:import B 就可以了。
这是怎么回事呢?

RobertChen:这跟Python内部 import 的机制是有关的,具体到 from B import D,Python 内部会分成几个步骤:
(1)在 sys.modules 中查找符号 “B”
(2)如果符号 B 存在,则获得符号 B 对应的 module 对象。
  从 的 __dict__ 中获得符号 “D” 对应的对象,如果 “D” 不存在,则抛出异常。
(3)如果符号 B 不存在,则创建一个新的 module 对象 ,注意,此时,module 对象的 __dict__ 为空。
执行 B.py 中的表达式,填充 的 __dict__。
从  的 __dict__ 中获得 “D” 对应的对象,如果 “D” 不存在,则抛出异常。

所以这个例子的执行顺序如下:

1、执行 A.py 中的 from B import D 由于是执行的 python A.py,所以在 sys.modules 中并没有 存在, 首先为 B.py 创建一个 module 对象 () , 注意,这时创建的这个 module 对象是空的,里边啥也没有,(www.linuxidc.com) 在 Python 内部创建了这个 module 对象之后,就会解析执行 B.py,其目的是填充 这个 __dict__。
2、执行 B.py中的from A import C 在执行B.py的过程中,会碰到这一句, 首先检查sys.modules这个module缓存中是否已经存在了, 由于这时缓存还没有缓存, 所以类似的,Python内部会为A.py创建一个module对象(), 然后,同样地,执行A.py中的语句
3、再次执行A.py中的from B import D 这时,由于在第1步时,创建的对象已经缓存在了sys.modules中, 所以直接就得到了, 但是,注意,从整个过程来看,我们知道,这时还是一个空的对象,里面啥也没有, 所以从这个module中获得符号”D”的操作就会抛出异常。 如果这里只是import B,由于”B”这个符号在sys.modules中已经存在,所以是不会抛出异常的。

ZQ:图解如下:

3. 包 import

只要一个文件夹下面有个 __init__.py 文件,那么这个文件夹就可以看做是一个包。包导入的过程和模块的基本一致,只是导入包的时候会执行此包目录下的 __init__.py 而不是模块里面的语句了。另外,如果只是单纯的导入包,而包的 __init__.py 中又没有明确的其他初始化操作,那么此包下面的模块是不会自动导入的。
 例如:
  有下面的包结构:
  PA
  |—- __init__.py
  |—- wave.py
  |—- PB1
        |—- __init__.py
        |—- pb1_m.py
  |—- PB2
        |—- __init__.py
        |—- pb2_m.py

有如下程序:

import sys

import PA.wave              #1

import PA.PB1                #2

import PA.PB1.pb1_m as m1    #3

import PA.PB2.pb2_m          #4

PA.wave.getName()          #5

m1.getName()                #6

PA.PB.pb2_m.getName()      #7

1) 当执行 #1 后,sys.modules 会同时存在 PA、PA.wave 两个模块,此时可以调用 PA.wave 的任何类或函数了。(www.linuxidc.com)不能调用 PA.PB1(2) 下的任何模块。当前 Local 中有了 PA 名字。

2) 当执行 #2 后,只是将 PA.PB1 载入内存,sys.modules 中会有 PA、 PA.wave、PA.PB1 三个模块,但是 PA.PB1 下的任何模块都没有自动载入内存,此时如果直接执行 PA.PB1.pb1_m.getName() 则会出错,因为 PA.PB1 中并没有 pb1_m 。当前 Local 中还是只有 PA 名字,并没有 PA.PB1 名 字。

3) 当执行 #3 后,会将 PA.PB1 下的 pb1_m 载入内存,sys.modules 中会有 PA、PA.wave、PA.PB1、PA.PB1.pb1_m 四个模块,此时可以执行 PA.PB1.pb1_m.getName() 了。由于使用了 as,当前 Local中除了 PA 名字,另外添加了 m1 作为 PA.PB1.pb1_m 的别名。

4) 当执行 #4 后,会将 PA.PB2、PA.PB2.pb2_m 载入内存,sys.modules 中会有 PA、PA.wave、PA.PB1、PA.PB1.pb1_m、PA.PB2、PA.PB2.pb2_m 六个模块。当前 Local 中还是只有 PA、m1。
下面的 #5,#6,#7 都是可以正确运行的。

注意的是:如果 PA.PB2.pb2_m 想导入 PA.PB1.pb1_m、PA.wave 是可以直接成功的。最好是采用明确的导入路径,对于 ./.. 相对导入路径还是不推荐用。

Python解析xml文档实例  http://www.linuxidc.com/Linux/2012-02/54760.htm

《Python核心编程 第二版》.(Wesley J. Chun ).[高清PDF中文版] http://www.linuxidc.com/Linux/2013-06/85425.htm

《Python开发技术详解》.( 周伟,宗杰).[高清PDF扫描版+随书视频+代码] http://www.linuxidc.com/Linux/2013-11/92693.htm

Python脚本获取Linux系统信息 http://www.linuxidc.com/Linux/2013-08/88531.htm

Ubuntu下用Python搭建桌面算法交易研究环境 http://www.linuxidc.com/Linux/2013-11/92534.htm

Python 语言的发展简史 http://www.linuxidc.com/Linux/2014-09/107206.htm

Python 的详细介绍请点这里
Python 的下载地址请点这

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