详解Python中的import的用法

Python用了快两年了吧，其中有些东西一直是稀里糊涂地用，import便是我一直没有明白的东西。曾经有过三次解决它的机会，我都因得过且过、一拖再拖而没能化敌为友。今天下午，它又给了我一次机会，我想我还是从了它的心愿吧。

故事是从这篇台湾同胞的博客《Python的import陷阱》[1]（网址见底部）开始的，然后又跳到了Python社区的PEP 328提案[2]，再结合过去的经验以及一些测试，我想我大概懂了吧。下面是我的总结，希望内容能够言简意赅、易于理解。

import语句有什么用？import语句用来导入其他python文件（称为模块module），使用该模块里定义的类、方法或者变量，从而达到代码复用的目的。为了方便说明，我们用实例来说明import的用法，读者朋友可以跟着尝试（尝试时建议使用python3，python2和python3在import的表现有差异，之后会提到）。

首先，先建立一个文件夹Tree作为工作目录，并在其内建立两个文件m1.py和m2.py，在m1.py写入代码：

import os
import m2
m2.printSelf()

在m2.py写入代码：

def printSelf():
	print('In m2')

打开命令行，进入到Tree目录下，敲下python m1.py运行，发现没有报错，且打印出In m2，说明这样使用import没有问题。

由此我们总结出import语句的第一种用法：import module_name。

即import后直接接模块名。在这种情况下，Python会在两个地方寻找这个模块，第一是sys.path（通过运行代码import sys; print(sys.path)查看），os这个模块所在的目录就在列表sys.path中，一般安装的Python库的目录都可以在sys.path中找到（前提是要将Python的安装目录添加到电脑的环境变量），所以对于安装好的库，我们直接import即可。第二个地方就是运行文件（这里是m1.py）所在的目录，因为m2.py和运行文件在同一目录下，所以上述写法没有问题。

用上述方法导入原有的sys.path中的库没有问题。但是，最好不要用上述方法导入同目录下的文件！因为这可能会出错。演示这个错误需要用到import语句的第二种写法，所以先来学一学import的第二种写法。在Tree目录下新建一个目录Branch，在Branch中新建文件m3.py，m3.py的内容如下：

def printSelf():
	print('In m3')

如何在m1中导入m3.py呢，请看更改后的m1.py：

from Branch import m3
m3.printSelf()

总结import语句的第二种用法：from package_name import module_name。

一般把模块组成的集合称为包（package）。与第一种写法类似，Python会在sys.path和运行文件目录这两个地方寻找包，然后导入包中名为module_name的模块。

现在我们来说明为什么不要用import的第一种写法来导入同目录下的文件。在Branch目录下新建m4.py文件，m4.py的内容如下：

def printSelf():
	print('In m4')

然后我们在m3.py中直接导入m4，m3.py变为：

import m4
def printSelf():
	print('In m3')

这时候运行m1.py就会报错了，说没法导入m4模块。为什么呢？我们来看一下导入流程：m1使用from Branch import m3导入m3，然后在m3.py中用import m4导入m4。

看出问题了吗？m4.py和m1.py不在同一目录，怎么能直接使用import m4导入m4呢。（读者可以试试直接在Tree目录下新建另一个m4.py文件，你会发现再运行m1.py就不会出错了，只不过导入的是第二个m4.py了）

面对上面的错误，使用python2运行m1.py就不会报错，因为在python2中，上面提到的import的两种写法都属于相对导入，而在python3中，却属于绝对导入。话说到了这里，就要牵扯到import中最关键的部分了——相对导入和绝对导入。

我们还是谈论python3的import用法。上面提到的两种写法属于绝对导入，即用于导入sys.path中的包和运行文件所在目录下的包。对于sys.path中的包，这种写法毫无问题；导入自己写的文件，如果是非运行入口文件（上面的m1.py是运行入口文件，可以使用绝对导入），则需要相对导入。

比如对于非运行入口文件m3.py，其导入m4.py需要使用相对导入：

from . import m4
def printSelf():
	print('In m3')

这时候再运行m1.py就ok了。列举一下相对导入的写法：

• from . import module_name。导入和自己同目录下的模块。
• from .package_name import module_name。导入和自己同目录的包的模块。
• from … import module_name。导入上级目录的模块。
• from …package_name import module_name。导入位于上级目录下的包的模块。
• 当然还可以有更多的.，每多一个点就多往上一层目录。

不知道你有没有留神上面的一句话——“上面的m1.py是运行入口文件，可以使用绝对导入”，这句话是没问题的，也和我平时的做法一致。那么，运行入口文件可不可以使用相对导入呢？比如m1.py内容改成：

from .Branch import m3
m3.printSelf()

答案是可以，但不能用python m1.py命令，而是需要进入到Tree所在的目录，使用python -m Tree.m1来运行。为什么？关于前者，PEP 328提案中的一段文字好像给出了原因：

Relative imports use a module’s name attribute to determine that module’s position in the package hierarchy. If the module’s name does not contain any package information (e.g. it is set to ‘main’) then relative imports are resolved as if the module were a top level module, regardless of where the module is actually located on the file system.

我不太懂，但是又有一点明白。我们应该见过下面一段代码：

if __name__ == '__main__':
	main()

意思是如果运行了当前文件，则__name__变量会置为__main__，然后会执行main函数，如果当前文件是被其他文件作为模块导入的话，则__name__为模块名，不等于__main__，就不会执行main函数。

比如对于上述更改后的m1.py，执行python m1.py命令后，会报如下错误：

Traceback (most recent call last): File "m1.py", line 1, in from .Branch import m3 ModuleNotFoundError: No module named '_main_.Branch'; '__main__' is not a package

据此我猜测执行python m1.py命令后，当前目录所代表的包’.'变成了__main__。

那为什么python -m Tree.m1就可以呢？那位台湾老师给出了解释：

执行指令中的-m是为了让Python预先import你要的package或module给你，然后再执行script。

即不把m1.py当作运行入口文件，而是也把它当作被导入的模块，这就和非运行入口文件有一样的表现了。

注意，在Tree目录下运行python -m m1是不可以的，会报 ImportError: attempted relative import with no known parent package的错误。因为m1.py中的from .Branch import m3中的. ，解释器并不知道是哪一个package。使用python -m Tree.m1，解释器就知道.对应的是Tree这个package。

那反过来，如果m1.py使用绝对导入（from Branch import m3），能使用python -m m1运行吗？我试了一下，如果当前目录是Tree就可以。如果在其他目录下运行，比如在Tree所在的目录（使用python -m Tree.m1运行），就不可以。这可能还是与绝对导入相关。

（之前看到了一个大型项目，其运行入口文件有一大堆的相对导入，我还傻乎乎地用python直接运行它。之后看到他给的样例运行命令是带了-m参数的。现在才恍然大悟。）

理解import的难点差不多就这样了。下面说一说import的其他简单但实用的用法。

• import moudle_name as alias。有些module_name比较长，之后写它时较为麻烦，或者module_name会出现名字冲突，可以用as来给它改名，如import numpy as np。
• from module_name import function_name, variable_name, class_name。上面导入的都是整个模块，有时候我们只想使用模块中的某些函数、某些变量、某些类，用这种写法就可以了。使用逗号可以导入模块中的多个元素。
• 有时候导入的元素很多，可以使用反斜杠来换行，官方推荐使用括号。

from Tkinter import Tk, Frame, Button, Entry, Canvas, Text, \
    LEFT, DISABLED, NORMAL, RIDGE, END	# 反斜杠换行
from Tkinter import (Tk, Frame, Button, Entry, Canvas, Text,
    LEFT, DISABLED, NORMAL, RIDGE, END)	# 括号换行（推荐）

说到这感觉import的核心已经说完了。再跟着上面的博客说一说使用import可能碰到的问题吧。

问题1描述：ValueError: attempted relative import beyond top-level package。直面问题的第一步是去了解熟悉它，最好是能复现它，让它躺在两跨之间任我们去践踏蹂躏。仍然是上面四个文件，稍作修改，四个文件如下：

# m1.py
from Branch import m3
m3.printSelf()
# m2.py
def printSelf():
	print('module2')
# m3.py
from .. import m2 # 复现的关键在这 #
print(__name__)
def printSelf():
	print('In m3')
# m4.py
def printSelf():
	print('In m4')

运行python m1.py，就会出现该问题。问题何在？我猜测，运行m1.py后，m1代表的模块就是顶层模块（参见上面PEP 328的引用），而m3.py中尝试导入的m2模块所在的包（即Tree目录代表的包）比m1的层级更高，所以会报出这样的错误。

怎么解决呢？

将m1.py的所有导入改为相对导入，然后进入m1.py的上层目录，运行python -m Tree.m1即可。

对于使用import出现的其他问题，碰到了再接着更新。

外部资料网址：

[1] https://link.zhihu.com/?target=https%3A//medium.com/pyladies-taiwan/python-%25E7%259A%2584-import-%25E9%2599%25B7%25E9%2598%25B1-3538e74f57e3

[2] https://link.zhihu.com/?target=https%3A//www.python.org/dev/peps/pep-0328/%23id1

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