python模块及包的导入

一、简介

Python的代码导入分成两种:
1.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"。

2. 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。
 

二、模块

2.1 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()

2.2 用逗号分割模块名称就可以同时导入多个模块:

 import socket, os, regex

2.3 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()

2.4 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, 

2.5 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。 

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，
象下面这样做：

 # 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

2.6 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：
1. 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'
]
2. 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. 
 

2.7 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.
 
2.8 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.
 

三.包

3.1 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).

3.2  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）；