python3导入模块原理_Python模块导入机制与规范

前言

在我们平常工程里使用Python的过程中，经常需要解决各个模块的导入问题，而且也常常遇到引用路径查找不到、交叉导入模块等等问题，故写这篇文章，旨在讲述Python的模块导入机制和我们平时大型项目中应该遵循的模块导入规范

Python模块导入

日常编程中，为了能够复用写过的代码逻辑，我们都会把这些代码封装成为模块，需要用到的时候可以直接导入复用，以便提高我们的开发效率。 module能定义函数、类、变量，也能包含可执行的代码。module来源有3种： ①Python内置的模块（标准库）； ②第三方模块； ③自定义模块；

导入原理

模块的导入一般是在文件头使用import关键字，import一个模块相当于先执行了一次这个被导入模块，然后在本命名空间建立一个与被导入模块命名空间的联系，相当于在本命名空间新建了一个变量，这个变量名称是被导入模块的名称，指向被导入模块的命名空间。所以导入的这个模块相当于一个变量，因此多次导入同一个模块只有第一次导入的时候会被执行(后续导入会判断到这个模块变量已存在所以不执行)

路径查找机制

每一个导入的模块都会在Python内置字典sys.modules中，Python一启动，它将被加载在内存中，当我们导入新modules，sys.modules将自动记录下该module。 Python的模块查找路径的机制是： 1. 查找sys.path中的所有路径下是否有该模块，有则开辟新空间加载该模块； 2. 查看sys.modules中是否有内置包或已安装的第三方包，有则开辟新空间加载该模块；

所以对于我们自己编写的模块，如果封装并发布到了PyPi，则可以用pip install直接安装，并在启动时加载在内存中，通过sys.modules可以查看到而对于仅需要在本项目中复用的模块，我们在复用代码中将其路径加入到sys.path中，同样可以引用到该模块。

绝对路径导入

所有的模块import都从“根节点”开始。根节点的位置由sys.path中的路径决定，项目的根目录一般自动在sys.path中。如果希望程序能处处执行，需手动修改sys.path

import sys,os

BASE_DIR = os.path.dirname(os.path.abspath(__file__))#项目根目录所在的绝对路径

sys.path.append(BASE_DIR)

import A, B #导入A、B包

相对路径导入

只关心相对自己当前目录的模块位置就好。不能在包（package）的内部直接执行（会报错）。不管根节点在哪儿，包内的模块相对位置都是正确的。

#from . import b2 #这种导入方式会报错，只有在包内部直接执行的时候才可以这样导入。

import b2#正确

b2.print_b2()

Python模块导入常见问题单独import某个包名称时，不会导入该包中所包含的所有子模块解决办法：导入的包中也包含了其他包的导入，此时需要在每个包的init.py文件中导入该包下的所有模块，最上层才可以直接引用最下层的包的类和方法

init文件

当一个文件夹下有init.py时，意为该文件夹是一个包（package），其下的多个模块（module）构成一个整体，而这些模块（module）都可通过同一个包（package）导入其他代码中。其中init.py文件用于组织包（package），方便管理各个模块之间的引用、控制着包的导入行为。

该文件可以什么内容都不写，即为空文件（为空时，仅仅用import [该包]形式是什么也做不了的），存在即可，相当于一个标记。

在python3中，即使包下没有__init__.py文件，import 包仍然不会报错，而在python2中，包下一定要有该文件，否则import 包会报错

all变量

all 是一个重要的变量，用来指定此包（package）被import *时，哪些模块（module）会被import进【当前作用域中】。不在all列表中的模块不会被其他程序引用。可以重写all，如 all= [‘当前所属包模块1名字’, ‘模块1名字’]，如果写了这个，则会按列表中的模块名进行导入

name变量

在包内部直接运行时，包的name == 'main'，但是在外部导入包是，可以通过

if __name__ == '__main__':

来避免实现包内部调试时的逻辑

循环导入

当两个模块A和B之间相互import时，就会出现循环导入的问题，此时程序运行会报错：can not import name xxx,如：

# a.py

print('from a.py')

from b import x

y = 'a'

# b.py

print('from b.py')

from a import y

x = 'b'

我们来分析一下这种错误是怎么出现的： 1. 在sys.modules中查找符号“module b”； 2. 如果符号“module b”存在，则获得符号“module b”对应的module对象；从的dict中获得符号“x”对应的对象。如果“x”不存在，则抛出异常“ImportError: cannot import name ‘x’” 3. 如果符号“module b”不存在，则创建一个新的 module对象。不过此时该新module对象的dict为空。然后执行module b.py文件中的语句，填充的dict。

因此在a.py中执行from b import x的顺序就是1->3，先引入b，b里面from a import y由相当于执行了a.py，顺序是1->2,因为此时b已经引入所以不会执行3，2中无法找到x对象，因为引入b时还没执行到x='b'这一步，所以报错了

解决办法延迟导入，把import语句写在方法/函数里，将它的作用域限制在局部；

顶层先引入模块，再把from x import y改成import x.y形式；

其实出现循环引用问题的根本原因是程序设计不合理，每个包都应该由上层使用的模块去导入，而不应该在包与包之间各种相互导入，所以应该更改代码布局，可合并或分离竞争资源；

大型项目中Python模块导入规范分离模块，将同一类别的模块放在同一目录下，形成类别分明的目录架构，如：

每一个模块目录都要写init.py文件，可以同时定义all限定可导入的范围；

源码根目录可以定义BASE_DIR，限定好根目录路径，启动py文件可以用绝对路径导入各个模块，将必要模块都加入到sys.path中；

各个服务之间（例如model需要引入common的模块方法），可以通过相对路径引用模块；

程序设计时避免循环导入，可由调用者(服务文件)作为上层第三方引入需要的各个模块，这样就可以减少各个模块的相互导入。

参考文献

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