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Python import機制詳解

本文詳述了Python的import機制,對於理解Python的運行機制很有幫助!

1.標准import:

Python中所有加載到內存的模塊都放在 sys.modules 。當 import 一個模塊時首先會在這個列表中查找是否已經加載了此模塊,如果加載了則只是將模塊的名字加入到正在調用 import 的模塊的 Local 名字空間中。如果沒有加載則從 sys.path 目錄中按照模塊名稱查找模塊文件,模塊可以是py、pyc、pyd,找到後將模塊載入內存,並加到 sys.modules 中,並將名稱導入到當前的 Local 名字空間。

一個模塊不會重復載入。多個不同的模塊都可以用 import 引入同一個模塊到自己的 Local 名字空間,其實背後的 PyModuleObject 對象只有一個。這裡說一個容易忽略的問題:import 只能導入模塊,不能導入模塊中的對象(類、函數、變量等)。例如:模塊 A(A.py)中有個函數 getName,另一個模塊不能通過 import A.getName 將 getName導入到本模塊,只能用 from A import getName。

2.嵌套import:

1)順序嵌套

例如:本模塊導入 A 模塊(import A),A 中又 import B,B 模塊又可以 import 其他模塊……
這中嵌套比較容易理解,需要注意的一點就是各個模塊的 Local 名字空間是獨立的。對於上面的例子,本模塊 import A 之後本模塊只能訪問模塊 A,不能訪問模塊 B 及其他模塊。雖然模塊 B 已經加載到內存了,如果訪問還要再明確的在本模塊中 import B。

2)循環嵌套

例如:

文件[A.py]

from B import D

class C:pass


文件[ B.py ]

from A import C

class D:pass

為什麼執行 A 的時候不能加載 D 呢?
如果將 A.py 改為:import B 就可以了。
這是怎麼回事呢?

RobertChen:這跟Python內部 import 的機制是有關的,具體到 from B import D,Python 內部會分成幾個步驟:
(1)在 sys.modules 中查找符號 “B”
(2)如果符號 B 存在,則獲得符號 B 對應的 module 對象。
  從 <modult B> 的 __dict__ 中獲得符號 “D” 對應的對象,如果 “D” 不存在,則拋出異常。
(3)如果符號 B 不存在,則創建一個新的 module 對象 <module B>,注意,此時,module 對象的 __dict__ 為空。
執行 B.py 中的表達式,填充 <module B> 的 __dict__。
從  <module B> 的 __dict__ 中獲得 “D” 對應的對象,如果 “D” 不存在,則拋出異常。

所以這個例子的執行順序如下:

1、執行 A.py 中的 from B import D 由於是執行的 python A.py,所以在 sys.modules 中並沒有 <module B> 存在, 首先為 B.py 創建一個 module 對象 (<module B>) , 注意,這時創建的這個 module 對象是空的,裡邊啥也沒有,(www.linuxidc.com) 在 Python 內部創建了這個 module 對象之後,就會解析執行 B.py,其目的是填充 <module B> 這個 __dict__。
2、執行 B.py中的from A import C 在執行B.py的過程中,會碰到這一句, 首先檢查sys.modules這個module緩存中是否已經存在<module A>了, 由於這時緩存還沒有緩存<module A>, 所以類似的,Python內部會為A.py創建一個module對象(<module A>), 然後,同樣地,執行A.py中的語句
3、再次執行A.py中的from B import D 這時,由於在第1步時,創建的<module B>對象已經緩存在了sys.modules中, 所以直接就得到了<module B>, 但是,注意,從整個過程來看,我們知道,這時<module B>還是一個空的對象,裡面啥也沒有, 所以從這個module中獲得符號"D"的操作就會拋出異常。 如果這裡只是import B,由於"B"這個符號在sys.modules中已經存在,所以是不會拋出異常的。

ZQ:圖解如下:

3. 包 import

只要一個文件夾下面有個 __init__.py 文件,那麼這個文件夾就可以看做是一個包。包導入的過程和模塊的基本一致,只是導入包的時候會執行此包目錄下的 __init__.py 而不是模塊裡面的語句了。另外,如果只是單純的導入包,而包的 __init__.py 中又沒有明確的其他初始化操作,那麼此包下面的模塊是不會自動導入的。
 例如:
  有下面的包結構:
  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) 當執行 #1 後,sys.modules 會同時存在 PA、PA.wave 兩個模塊,此時可以調用 PA.wave 的任何類或函數了。(www.linuxidc.com)不能調用 PA.PB1(2) 下的任何模塊。當前 Local 中有了 PA 名字。

2) 當執行 #2 後,只是將 PA.PB1 載入內存,sys.modules 中會有 PA、 PA.wave、PA.PB1 三個模塊,但是 PA.PB1 下的任何模塊都沒有自動載入內存,此時如果直接執行 PA.PB1.pb1_m.getName() 則會出錯,因為 PA.PB1 中並沒有 pb1_m 。當前 Local 中還是只有 PA 名字,並沒有 PA.PB1 名 字。

3) 當執行 #3 後,會將 PA.PB1 下的 pb1_m 載入內存,sys.modules 中會有 PA、PA.wave、PA.PB1、PA.PB1.pb1_m 四個模塊,此時可以執行 PA.PB1.pb1_m.getName() 了。由於使用了 as,當前 Local中除了 PA 名字,另外添加了 m1 作為 PA.PB1.pb1_m 的別名。

4) 當執行 #4 後,會將 PA.PB2、PA.PB2.pb2_m 載入內存,sys.modules 中會有 PA、PA.wave、PA.PB1、PA.PB1.pb1_m、PA.PB2、PA.PB2.pb2_m 六個模塊。當前 Local 中還是只有 PA、m1。
下面的 #5,#6,#7 都是可以正確運行的。

注意的是:如果 PA.PB2.pb2_m 想導入 PA.PB1.pb1_m、PA.wave 是可以直接成功的。最好是采用明確的導入路徑,對於 ./.. 相對導入路徑還是不推薦用。

Python解析xml文檔實例  http://www.linuxidc.com/Linux/2012-02/54760.htm

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

《Python開發技術詳解》.( 周偉,宗傑).[高清PDF掃描版+隨書視頻+代碼] http://www.linuxidc.com/Linux/2013-11/92693.htm

Python腳本獲取Linux系統信息 http://www.linuxidc.com/Linux/2013-08/88531.htm

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

Python 語言的發展簡史 http://www.linuxidc.com/Linux/2014-09/107206.htm

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