Python的循环导入问题

循环导入的最好的解决方法是从架构上优化，即调整模块和模块成员变量的设计。一个好的原则是：可导出的成员变量，都不应该依赖于导入进来的成员变量。
但是在业务开发的过程中，总会遇到通过架构层面解决不了的导入问题，这时候就只能通过语言层面来解决了。

目录结构（下面的案例的目录结构都是这样的）：

root.py
/pack1
    __init__.py
    module_a.py
/pack2
    __init__.py
    module_b.py
module_c.py
module_d.py

循环导入例子

首先看一下什么是循环导入和循环导入的原因。

root.py
from pack1.module_a import class_a

module_a.py

print "start init module a"
from pack2.module_b import class_b
class class_a():
    def f(self):
        class_b
print "init module a"

module_b.py

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print "start init module b"
from pack1.module_a import class_a
class class_b():
    def f(self):
        class_a
print "init module b"

会报错：

start init module a
start init module b
Traceback (most recent call last):
  File "E:/my_demo/demo2016/bѭ������/s2/root.py", line 2, in <module>
    from pack1.module_a import class_a
  File "E:\my_demo\demo2016\bѭ������\s2\pack1\module_a.py", line 2, in <module>
    from pack2.module_b import class_b
  File "E:\my_demo\demo2016\bѭ������\s2\pack2\module_b.py", line 2, in <module>
    from pack1.module_a import class_a
ImportError: cannot import name class_a

代码执行的流程：

1. 执行root.py的from pack1.module_a import class_a，发现需要导入模块module_a
2. 一个空的字典会被创建，对应module_a的globals
3. module_a的代码会被执行，当执行到from pack2.module_b import class_b时，发现需要导入模块module_b
4. 一个空的字典会被创建，对应module_b的globals
5. module_b的代码会被执行，当执行到from pack1.module_a import class_a时，发现需要导入模块module_a，但是此时已经有module_a的globals了，所以直接访问字典里的class_a，但是由于module_a的globals还是空的，即里面没有class_a，所以抛出异常

所以根本原因是：在导入的时候，module_b需要访问module_a的变量class_a，但是class_a没有初始化完成

所以解决方法有两个：

1. 在导入的时候，让module_b不要访问module_a的变量，也就是方案一
2. class_a初始化完成后，才让module_b访问module_a的变量，也就是方案二和三

方案一、使用import …代替 from…import…

root.py

import pack1.module_a

module_a.py

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print "start init module a"
import pack2.module_b 
class class_a():
    def f(self):
        m_b.class_b
print "init module a"
if __name__ == '__main__':
    pass

module_b.py

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print "start init module b"
import pack1.module_a 
class class_b():
    def f(self):
        pack1.module_a.class_a
print "init module b"

module_a和module_b都会被编译，终端会输出：

start init module a
start init module b
init module b
init module a

即首先编译a，编译过程中发现需要编译b，编译b完成后，编译a剩下的部分、

这个案例不使用from…import…，而使用import,这样是可以成功循环导入的，不过一个缺点是，每次访问module的时候，都需要写全路径，例如pack1.module_a.class_a，非常繁琐。

一个优化的方案是导入的时候，使用import…as… 例如：import pack1.module_a as m_a。但是很奇怪的是，在module_a中可以这样用，但是在module_b中不可以，否则就会导致报错。

还有如果把roo.py改为import pack2.module_b,就会反过来，即module_b中可以这样用，但是在module_a中不可以。所以准确点应该是在root.py导入的模块中可以使用，但是在其他模块不能使用。所以import…as…这个方案并不好。

注意，import…只能import到模块，不能import模块里面的成员变量，例如import pack1.module_a.class_a 是不可以的
这个方案的缺点就是访问模块里面的成员变量太繁琐

方案二、把导入放在后面

root.py

from pack1.module_a import class_a

module_a.py

print "start init module a"
#from pack2.module_b import class_b #放在这里会报错
class class_a():
    def f(self):
        # m_b.class_b
        pass

from pack2.module_b import class_b #放在这里不会
class class_c():
    def f(self):
        class_b
print "init module a"

module_b.py

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print "start init module b"
from pack1.module_a import class_a
class class_b():
    def f(self):
        class_a
print "init module b"

当存在类似的依赖关系：class_c依赖class_b依赖class_a，然后class_a和class_c在同一个模块时，可以使用这种方案。

把from pack2.module_b import class_b这句放在class_a后面，这样在module_b中访问module_a.class_a是成功的，因为class_a的定义代码已经执行完成，并被添加到module_a的globals中。

方案三、把导入语句放在语句块中

root.py

from pack1.module_a import func_a

print 'root start run func a'
func_a()
print 'root end run func a'

module_a.py

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print "start init module a"

def func_a():
    from pack2.module_b import func_b
    func_b()
    print 'run func a'
print "init module a"

module_b.py

print "start init module b"

def func_b():
    from pack1.module_a import func_a
    print 'run func b'

print "init module b"

输出：

start init module a
init module a
root start run func a
start init module b
init module b
run func b
run func a
root end run func a

在需要使用func_b的时候，才进行导入操作，这样在执行module_b的时候，module_a已经初始化完成，module_a的globals已经有func_a了，所以导入不会报错。
查看已经导入的module情况

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import sys
from pack1.module_a import func_a
print sys.modules  
# {'pack1': ,}
print sys.modules['pack1.module_a'].__dict__
# {'func_a': , '__doc__': None}
sys.modules['pack1.module_a'].func_a_tmp=sys.modules['pack1.module_a'].func_a

通过sys.modules可以访问所有当前已导入的模块。
modules是一个字典，key是模块的路径，例如pack1.module_a,value是一个模块对象
模块对象中，属性名是模块中全局变量的名字，即sys.modules[‘pack1.module_a’].__dict__等于module_a里面的globals()

所以，当在module_b中执行from pack1.module_a import class_a时，相当于执行代码：

import sys
if 'pack1.module_a' in sys.modules:
    if hasattr(sys.modules['pack1.module_a'],"class_a"):
        sys.modules['pack2.module_b'].class_a=sys.modules['pack1.module_a'].class_a
    else:
        raise Exception(u"循环导入异常")
else:
    #执行导入pack1.module_a的操作，也就是初始化一个module对象，然后令sys.modules['pack1.module_a']=这个对象

所以解决循环导入的问题，就相当于使上面的代码不会执行到raise Exception(u"循环导入异常")这一句，方案一和方案二都是通过这种方法解决的。