Python-import

Posted 2022-11-28 伊小言

一、module
通常模块为一个文件，直接使用import来导入就好了。可以作为module的文件类型有".py"、".pyo"、".pyc"、".pyd"、".so"、".dll"。

二、package
通常包总是一个目录，可以使用import导入包，或者from + import来导入包中的部分模块。包目录下为首的一个文件便是 __init__.py。然后是一些模块文件和子目录，假如子目录中也有 __init__.py 那么它就是这个包的子包了。

一、模块
你可以使用import语句将一个源代码文件作为模块导入.例如:

# file : spam.py
a = 37                    # 一个变量
def foo:                  # 一个函数
    print "I'm foo"
class bar:                # 一个类
    def grok(self):
        print "I'm bar.grok"
b = bar()                 # 创建一个实例

使用import spam 语句就可以将这个文件作为模块导入。系统在导入模块时，要做以下三件事： 
1.为源代码文件中定义的对象创建一个名字空间，通过这个名字空间可以访问到模块中定义的函数及变量。

2.在新创建的名字空间里执行源代码文件.

3.创建一个名为源代码文件的对象，该对象引用模块的名字空间，这样就可以通过这个对象访问模块中的函数及变量，如：  

 import spam           # 导入并运行模块 spam
 print spam.a          # 访问模块 spam 的属性
 spam.foo()
 c = spam.bar()
 ...

用逗号分割模块名称就可以同时导入多个模块: 
import socket, os, regex模块导入时可以使用 as 关键字来改变模块的引用对象名字:

import os as system
import socket as net, thread as threads
system.chdir("..")
net.gethostname()

使用from语句可以将模块中的对象直接导入到当前的名字空间. from语句不创建一个到模块名字空间的引用对象，而是把被导入模块的一个或多个对象直接放入当前的名字空间:

from socket import gethostname
                               # 将gethostname放入当前名字空间
print gethostname()            # 直接调用
socket.gethostname()           # 引发异常NameError: socket

from语句支持逗号分割的对象，也可以使用星号(*)代表模块中除下划线开头的所有对象: 

from socket import gethostname, socket
from socket import *   # 载入所有对象到当前名字空间

不过，如果一个模块如果定义有列表__all__，则from module import * 语句只能导入__all__列表中存在的对象。

# module: foo.py
__all__ = [ 'bar', 'spam' ]     # 定义使用 `*` 可以导入的对象

另外, as 也可以和 from 联合使用:

from socket import gethostname as hostname
h = hostname()

import 语句可以在程序的任何位置使用，你可以在程序中多次导入同一个模块，但模块中的代码*仅仅*在该模块被首次导入时执行。后面的import语句只是简单的创建一个到模块名字空间的引用而已。sys.modules字典中保存着所有被导入模块的模块名到模块对象的映射。这个字典用来决定是否需要使用import语句来导入一个模块的最新拷贝. 
from module import * 语句只能用于一个模块的最顶层.*特别注意*：由于存在作用域冲突，不允许在函数中使用from 语句。 

import sys
print('================Python import mode==========================');
print ('The command line arguments are:')
for i in sys.argv:
    print (i)
print ('\\n The python path',sys.path)

from sys import argv,path  #  导入特定的成员
print('================python from import===================================')
print('path:',path) # 因为已经导入path成员，所以此处引用时不需要加sys.path

如果你要使用所有sys模块使用的名字，你可以这样：

from sys import *
print('path:',path)

从以上我们可以简单看出：

############################
#导入modules，import与from...import的不同之处在于，简单说：
# 如果你想在程序中用argv代表sys.argv，
# 则可使用：from sys import argv
# 一般说来，应该避免使用from..import而使用import语句，
# 因为这样可以使你的程序更加易读，也可以避免名称的冲突
###########################

每个模块都拥有 __name__ 属性，它是一个内容为模块名字的字符串。最顶层的模块名称是 __main__ .命令行或是交互模式下程序都运行在__main__ 模块内部. 利用__name__属性，我们可以让同一个程序在不同的场合（单独执行或被导入)具有不同的行为，像下面这样做：

# 检查是单独执行还是被导入

if __name__ == '__main__':
      # Yes
      statements
else:
      # No (可能被作为模块导入)
      statements 

模块搜索路径
导入模块时,解释器会搜索sys.path列表,这个列表中保存着一系列目录。一个典型的sys.path 列表的值：

Linux:
['', '/usr/local/lib/python2.0',
     '/usr/local/lib/python2.0/plat-sunos5',
     '/usr/local/lib/python2.0/lib-tk',
     '/usr/local/lib/python2.0/lib-dynload',
     '/usr/local/lib/python2.0/site-packages']
Windows:
['', 'C:\\\\WINDOWS\\\\system32\\\\python24.zip', 'C:\\\\Documents and Settings\\\\weizhong', 'C:\\\\Python24\\\\DLLs', 'C:\\\\Python24\\\\lib', 'C:\\\\Python24\\\\lib\\\\plat-win', 'C:\\\\Python24\\\\lib\\\\lib-tk', 'C:\\\\Python24\\\\Lib\\\\site-packages\\\\pythonwin', 'C:\\\\Python24', 'C:\\\\Python24\\\\lib\\\\site-packages', 'C:\\\\Python24\\\\lib\\\\site-packages\\\\win32', 'C:\\\\Python24\\\\lib\\\\site-packages\\\\win32\\\\lib', 'C:\\\\Python24\\\\lib\\\\site-packages\\\\wx-2.6-msw-unicode']

空字符串 代表当前目录. 要加入新的搜索路径,只需要将这个路径加入到这个列表. 

 

模块导入和汇编
到现在为止，本章介绍的模块都是包含Python源代码的文本文件. 不过模块不限于此，可以被 import 语句导入的模块共有以下四类: 
•使用Python写的程序( .py文件)

•C或C++扩展(已编译为共享库或DLL文件)

•包(包含多个模块)

•内建模块(使用C编写并已链接到Python解释器内)

当查询模块 foo 时,解释器按照 sys.path 列表中目录顺序来查找以下文件(目录也是文件的一种): 
1.定义为一个包的目录 foo

2.foo.so, foomodule.so, foomodule.sl,或 foomodule.dll (已编译扩展)

3.foo.pyo (只在使用 -O 或 -OO 选项时)

4.foo.pyc

5.foo.py

 

对于.py文件,当一个模块第一次被导入时,它就被汇编为字节代码,并将字节码写入一个同名的 .pyc文件.后来的导入操作会直接读取.pyc文件而不是.py文件.(除非.py文件的修改日期更新,这种情况会重新生成.pyc文件) 在解释器使用 -O 选项时，扩展名为.pyo的同名文件被使用. pyo文件的内容虽去掉行号,断言,及其他调试信息的字节码，体积更小,运行速度更快.如果使用-OO选项代替-O,则文档字符串也会在创建.pyo文件时也被忽略. 
如果在sys.path提供的所有路径均查找失败,解释器会继续在内建模块中寻找,如果再次失败，则引发 ImportError 异常. 
.pyc和.pyo文件的汇编,当且仅当import 语句执行时进行. 
当 import 语句搜索文件时,文件名是大小写敏感的。即使在文件系统大小写不敏感的系统上也是如此(Windows等). 这样, import foo 只会导入文件foo.py而不会是FOO.PY.

 

重新导入模块
如果更新了一个已经用import语句导入的模块，内建函数reload()可以重新导入并运行更新后的模块代码.它需要一个模块对象做为参数.例如: 
import foo
... some code ...
reload(foo)          # 重新导入 foo

在reload()运行之后的针对模块的操作都会使用新导入代码，不过reload()并不会更新使用旧模块创建的对象，因此有可能出现新旧版本对象共存的情况。*注意* 使用C或C++编译的模块不能通过 reload() 函数来重新导入。记住一个原则，除非是在调试和开发过程中，否则不要使用reload()函数.

 

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……

注意：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 <modult B> 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 <module B>，注意，此时，module 对象的 __dict__ 为空。
                执行 B.py 中的表达式，填充 <module B> 的 __dict__。
                从  <module B> 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 <module B> 存在， 首先为 B.py 创建一个 module 对象 (<module B>) ， 注意，这时创建的这个 module 对象是空的，里边啥也没有， 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 <module B> 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<module A>了， 由于这时缓存还没有缓存<module A>，所以类似的，Python内部会为A.py创建一个module对象(<module A>)， 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<module B>对象已经缓存在了sys.modules中，所以直接就得到了<module B>，但是，注意，从整个过程来看，我们知道，这时<module B>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。

二、包

多个关系密切的模块应该组织成一个包，以便于维护和使用。这项技术能有效避免名字空间冲突。创建一个名字为包名字的文件夹并在该文件夹下创建一个__init__.py 文件就定义了一个包。你可以根据需要在该文件夹下存放资源文件、已编译扩展及子包。举例来说，一个包可能有以下结构:

Graphics/
      __init__.py
      Primitive/
         __init__.py
         lines.py
         fill.py
         text.py
         ...
      Graph2d/
         __init__.py
         plot2d.py
         ...
      Graph3d/
         __init__.py
         plot3d.py
         ...
      Formats/
         __init__.py
         gif.py
         png.py
         tiff.py
         jpeg.py

 

import语句使用以下几种方式导入包中的模块: 
* import Graphics.Primitive.fill 导入模块Graphics.Primitive.fill,只能以全名访问模块属性,例如 Graphics.Primitive.fill.floodfill(img,x,y,color). 
* from Graphics.Primitive import fill 导入模块fill ,只能以 fill.属性名这种方式访问模块属性,例如 fill.floodfill(img,x,y,color). 
* from Graphics.Primitive.fill import floodfill 导入模块fill ,并将函数floodfill放入当前名称空间,直接访问被导入的属性，例如 floodfill(img,x,y,color).

无论一个包的哪个部分被导入, 在文件__init__.py中的代码都会运行.这个文件的内容允许为空,不过通常情况下它用来存放包的初始化代码。导入过程遇到的所有 __init__.py文件都被运行.因此 import Graphics.Primitive.fill 语句会顺序运行 Graphics 和 Primitive 文件夹下的__init__.py文件.

下边这个语句具有歧义: 
from Graphics.Primitive import * 
这个语句的原意图是想将Graphics.Primitive包下的所有模块导入到当前的名称空间.然而,由于不同平台间文件名规则不同(比如大小写敏感问题), Python不能正确判定哪些模块要被导入.这个语句只会顺序运行 Graphics 和 Primitive 文件夹下的__init__.py文件. 要解决这个问题，应该在Primitive文件夹下面的__init__.py中定义一个名字all的列表，例如: 
# Graphics/Primitive/__init__.py
__all__ = ["lines","text","fill",...]

这样,上边的语句就可以导入列表中所有模块.

下面这个语句只会执行Graphics目录下的__init__.py文件，而不会导入任何模块: 
import Graphics
Graphics.Primitive.fill.floodfill(img,x,y,color)  # 失败!

不过既然 import Graphics 语句会运行 Graphics 目录下的 __init__..py文件,我们就可以采取下面的手段来解决这个问题： 
# Graphics/__init__.py
import Primitive, Graph2d, Graph3d

# Graphics/Primitive/__init__.py
import lines, fill, text, ...

这样import Graphics语句就可以导入所有的子模块(只能用全名来访问这些模块的属性).

三、sys.path 和sys.modules

sys.path包含了module的查找路径；

sys.modules包含了当前所load的所有的modules的dict（其中包含了builtin的modules）；

参考：

http://wiki.woodpecker.org.cn/moin/PythonEssentialRef8

http://www.cnblogs.com/qi09/archive/2012/02/09/2344148.html

http://blog.csdn.net/jinxiaoqiang0608/article/details/8684110