import原理

来源:https://www.cnblogs.com/lxd670/archive/2023/03/23/17245970.html
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1.模塊(Module)和包(Package) 1.1 理解模塊(Module) 理解為是一個py文件 module是組織單位，它自己獨立構成一個命名空間，它本身是一個Python object 在Python object裡面，還可以有很多其他的Python object 實際應用中， modul ...


1.模塊(Module)和包(Package)

1.1 理解模塊(Module)

理解為是一個py文件

  • module是組織單位，它自己獨立構成一個命名空間，它本身是一個Python object
  • 在Python object裡面，還可以有很多其他的Python object
  • 實際應用中， module對應的是py文件。

1.2 理解包(Package)

理解為一個文件夾

  • package是一種特殊的module
  • package 幾乎和 module 有一樣的功能，它只是多了一個path
  • 區分package跟module，是因為在操作系統層級，package往往對應的是一個文件夾(可以有其他的文件夾或者有文件)
  • package裡面兒可以有其它的包(subpackage)，也可以有模塊(module)

2. import都做了哪些事情

  • 1.查找模塊文件(通過sys.path可以查看目錄的導入順序)
    • 程式主目錄
    • PYTHONPATH 目錄
    • 標準鏈接庫目錄
  • 2.編譯成位碼（即pyc文件）
  • 3、執行模塊的代碼來創建其所定義的變數
    • 導入時，代碼是會執行的

3.導入模塊(Module)

3-1 查看sys.path目錄

如果自定義包沒在目錄里，可以往目錄中添加搜索路徑sys.path.append(path)

搜索是從上往下查找，如果中間查到某個包就不會往下查詢，儘量把自定義包插入到前面sys.path.insert(0,path)

test_import # 頂層目錄
└── a.py

##### a.py
import sys

if __name__ == '__main__':
  print(sys.path)

[
  '/Users/test_import',	# 當前執行py文件所在的文件夾
  '/local/Python3/3.8/lib/python38.zip',
  '/local/Python3/3.8/lib/python3.8',
  '/local/Python3/3.8/lib/python3.8/lib-dynload',
  '/local/Python3/3.8/lib/python3.8/site-packages'	# pip install的位置
]

3-2 導入時代碼執行

導入模塊/包時，會運行代碼把它載入到sys.modules緩存起來。

目錄

test_import # 頂層目錄
├── a.py
└── b.py

python文件

##### b.py
print('我是b.py')

##### a.py
import b
import sys

if __name__ == '__main__':
  print(f"1.我是sys.modules: {dict(sys.modules.items())}")
  print(f"2.列印模塊: {b}")
  print('3.我是a.py')

運行結果

➜  python3 a.py 
我是b.py
1.我是sys.modules: {...,'b': <module 'b' from '/Users/test_import/b.py'>}
2.列印模塊: <module 'b' from '/Users/test_import/b.py'>
3.我是a.py

3-3 導入模塊的object(from M import obj/func/var)

目錄

test_import # 頂層目錄
├── a.py
└── b.py

python文件

##### b.py
class B:
 @staticmethod
 def get_b():
   print('我是b.py')

##### a.py
from b import B
import sys

if __name__ == '__main__':
  print(f"1.我是sys.modules: {dict(sys.modules.items())}")
  print(f"2.列印類: {B}")
  print('3.我是a.py')

運行結果

➜  python3 a.py 
我是b.py
1.我是sys.modules: {...,'b': <module 'b' from '/Users/test_import/b.py'>}
2.列印類: <class 'b.B'>
3.我是a.py

4.引入包(Package)

在import一個Package會查看Package下麵有沒有__init__.py文件，沒有的話不會運行額外的代碼，有的話運行__init__.py

運行__init__.py文件，實際上是開闢了單獨的命名空間存放文件內容，然後用這個命名空間來構成一個module(特殊的module)

4-1 查看包信息(import P)

4-1-1 無__init__.py

<module 'mypackage' (namespace)>，只有namespace

目錄

test_import # 頂層目錄
├── a.py
└── mypackage
    └── mymodule.py

python文件

##### a.py
import mypackage

if __name__ == '__main__':
  print(mypackage)
  print('我是a.py')

運行結果

➜  python3 a.py
<module 'mypackage' (namespace)>
我是a.py

4-1-2 有__init__.py

<module 'mypackage' from '/Users/test_import/mypackage/__init__.py'>，指向具體的__init__.py文件

目錄

test_import # 頂層目錄
├── a.py
└── mypackage
    ├── __init__.py
    └── mymodule.py

python文件

##### mypackage/__init__.py
print('我是mypackage的__init__.py')

##### a.py
import mypackage

if __name__ == '__main__':
  print(mypackage)
  print('我是a.py')

運行結果

➜  python3 a.py
我是mypackage的__init__.py
<module 'mypackage' from '/Users/test_import/mypackage/__init__.py'>
我是a.py

4-2 查看包有沒有引入模塊(import P)

import package時，查看包下麵的模塊有沒有被導入

4-2-1 無__init__.py

dir(mypackage)中沒有mymodule的命名空間

目錄

test_import # 頂層目錄
├── a.py
└── mypackage
    └── mymodule.py

python文件

##### a.py
import mypackage

if __name__ == '__main__':
  print(mypackage)
  print(dir(mypackage))
  print('我是a.py')

運行結果

<module 'mypackage' (namespace)>
['__doc__', '__file__', '__loader__', '__name__', '__package__', '__path__', '__spec__']
我是a.py

4-2-2 有__init__.py

dir(mypackage)中mymodule的命名空間

目錄

test_import # 頂層目錄
├── a.py
└── mypackage
    ├── __init__.py
    └── mymodule.py

python文件

##### mypackage/__init__.py
class B:
  pass

##### a.py
import mypackage

if __name__ == '__main__':
  print(mypackage)
  print(dir(mypackage))
  print('我是a.py')

運行結果

➜  python3 a.py
<module 'mypackage' from '/Users/test_import/mypackage/__init__.py'>
['B', '__builtins__', '__cached__', '__doc__', '__file__', '__loader__', '__name__', '__package__', '__path__', '__spec__']
我是a.py

4-3 從包中導入模塊(import P from M)

4-3-1 無__init__.py

想查看mypackage信息就查看不了了

目錄

test_import # 頂層目錄
├── a.py
└── mypackage
    └── mymodule.py

python文件

##### mymodule.py
class Mym:
  ...
  
##### a.py
from mypackage import mymodule

if __name__ == '__main__':
  # print(mypackage)
  # print(dir(mypackage))
  print(mymodule)
  print(dir(mymodule))
  print('我是a.py')

運行結果

➜  python3 a.py
<module 'mypackage.mymodule' from '/Users/test_import/mypackage/mymodule.py'>
['Mym', '__builtins__', '__cached__', '__doc__', '__file__', '__loader__', '__name__', '__package__', '__spec__']
我是a.py

4-3-2 有__init__.py(無內容)

目錄

test_import # 頂層目錄
├── a.py
└── mypackage
    ├── __init__.py
    └── mymodule.py

python文件

##### mymodule.py
class Mym:
  ...
  
##### a.py
from mypackage import mymodule

if __name__ == '__main__':
  # print(mypackage)
  # print(dir(mypackage))
  print(mymodule)
  print(dir(mymodule))
  print('我是a.py')

運行結果

➜  python3 a.py
<module 'mypackage.mymodule' from '/Users/test_import/mypackage/mymodule.py'>
['Mym', '__builtins__', '__cached__', '__doc__', '__file__', '__loader__', '__name__', '__package__', '__spec__']
我是a.py

4-3-3 有__init__.py(有內容)

目錄

test_import # 頂層目錄
├── a.py
└── mypackage
    ├── __init__.py
    └── mymodule.py

python文件

##### mymodule.py
class Mym:
  ...
  
##### __init__.py
mymodule = '我是__init__里的mymodule'

##### a.py
from mypackage import mymodule

if __name__ == '__main__':
  # print(mypackage)
  # print(dir(mypackage))
  print(mymodule)
  print(dir(mymodule))
  print('我是a.py')

運行結果

➜  python3 a.py             
我是__init__里的mymodule
[..., 'center', 'count', 'encode', 'endswith', ...]
我是a.py

4-4 直接導入(import P.M)

import mypackage.mymodule時，單獨使用mymodule會報錯NameError: name 'mymodule' is not defined

必須mypackage.mymodule一起使用

4-4-3 無__init__.py

目錄

test_import # 頂層目錄
├── a.py
└── mypackage
    └── mymodule.py

python文件

##### mymodule.py
class Mym:
  ...

##### a.py
import mypackage.mymodule

if __name__ == '__main__':
  print(mypackage)
  print(dir(mypackage))
  # print(mymodule)	# 報錯
  # print(dir(mymodule))	# 報錯
  print(mypackage.mymodule)
  print(dir(mypackage.mymodule))
  print('我是a.py')

運行結果

➜  python3 a.py
<module 'mypackage' (namespace)>
['__doc__', '__file__', '__loader__', '__name__', '__package__', '__path__', '__spec__', 'mymodule']
<module 'mypackage.mymodule' from '/Users/test_import/mypackage/mymodule.py'>
['Mym', '__builtins__', '__cached__', '__doc__', '__file__', '__loader__', '__name__', '__package__', '__spec__']
我是a.py

4-4-3 有__init__.py(無內容)

效果和沒有__init__.py執行是一樣的

目錄

test_import # 頂層目錄
├── a.py
└── mypackage
    ├── __init__.py
    └── mymodule.py

python文件

##### mymodule.py
class Mym:
  ...

##### a.py
import mypackage.mymodule

if __name__ == '__main__':
  print(mypackage)
  print(dir(mypackage))
  # print(mymodule)	# 報錯
  # print(dir(mymodule))	# 報錯
  print(mypackage.mymodule)
  print(dir(mypackage.mymodule))
  print('我是a.py')

運行結果

➜  python3 a.py
<module 'mypackage' from '/Users/test_import/mypackage/__init__.py'>
['__builtins__', '__cached__', '__doc__', '__file__', '__loader__', '__name__', '__package__', '__path__', '__spec__', 'mymodule']
<module 'mypackage.mymodule' from '/Users/test_import/mypackage/mymodule.py'>
['Mym', '__builtins__', '__cached__', '__doc__', '__file__', '__loader__', '__name__', '__package__', '__spec__']
我是a.py

4-4-3 有__init__.py(有內容)

目錄

test_import # 頂層目錄
├── a.py
└── mypackage
    ├── __init__.py
    └── mymodule.py

python文件

##### mymodule.py
class Mym:
  ...
  
##### __init__.py
mymodule = '我是__init__里的mymodule'

##### a.py
import mypackage.mymodule

if __name__ == '__main__':
  print(mypackage)
  print(dir(mypackage))
  # print(mymodule)
  # print(dir(mymodule))
  print(mypackage.mymodule)
  print(dir(mypackage.mymodule))
  print('我是a.py')

運行結果

➜  python3 a.py
<module 'mypackage' from '/Users/test_import/mypackage/__init__.py'>
['__builtins__', '__cached__', '__doc__', '__file__', '__loader__', '__name__', '__package__', '__path__', '__spec__', 'mymodule']
<module 'mypackage.mymodule' from '/Users/test_import/mypackage/mymodule.py'>
['Mym', '__builtins__', '__cached__', '__doc__', '__file__', '__loader__', '__name__', '__package__', '__spec__']
我是a.py

5.關於__init__.py

在python3中，文件夾下無論有沒有__init__.py文件，這個文件夾都可以作為一個包(Package)被python使用

可以存放和普通模塊一樣的代碼(量、類、函數..)

在__init__.py中使用相對導入

5-1 簡化import語法

5-1-1 無__init__.py

需要指名道姓的支出使用哪個obj/func/var

目錄

test_import # 頂層目錄
├── a.py
└── mypackage
    └── mymodule.py

python文件

##### mypackage/mymodule.py
class Mym:
  @staticmethod
  def get_mym():
    print('我是Mym的')

##### a.py
from mypackage.mymodule import Mym

if __name__ == '__main__':
  Mym().get_mym()

運行結果

➜  python3 a.py
我是Mym的

5-1-2 有__init__.py

from p.x.x.x.m import obj轉變為from p import obj的效果

目錄

test_import # 頂層目錄
├── a.py
└── mypackage
    ├── __init__.py
    └── mymodule.py

python文件

##### mypackage/mymodule.py
class Mym:
  @staticmethod
  def get_mym():
    print('我是Mym的')

##### mypackage/__init__.py
from .mymodule import Mym

##### a.py
from mypackage import Mym

if __name__ == '__main__':
  Mym().get_mym()

運行結果

➜  python3 a.py
我是Mym的

5-2 批量導入和規範化導入以及__all__

用於管理導出的方法，只在from p import *是生效

有效: __init__.py使用from m import * 同時a.py使用from p import *時才生效

無效: __init__.py使用from m import * 而a.py使用from p import fun3那麼會繞開__all__設置的規則, 可以直接使用fun3

目錄

test_import # 頂層目錄
├── a.py
└── mypackage
    ├── __init__.py
    └── mymodule.py

python文件

##### mypackage/mymodule.py 
def fun1():
  print('我是fun1')

def fun2():
  print('我是fun2')

def fun3():
  print('我是fun3')


##### mypackage/__init__.py 
from .mymodule import *

__all__ = ['fun1', 'fun2']


##### a.py
from mypackage import *

if __name__ == '__main__':
  fun1()
  fun2()
  # fun3() 報錯NameError: name 'fun3' is not defined

運行結果

➜  python3 a.py
我是fun1
我是fun2

6.絕對導入和相對導入

6-1 絕對導入

目錄

test_import # 頂層目錄
├── a.py	# 引用了b.py和c.py[子孫關係]
├── p1
│   ├── b.py     # 引用了c.py[長輩關係]
│   └── p11
│       └── c.py # 有一個def run():print('我是c.py')
└── p2
    ├── p21
    │   └── d.py # 引用了e.py[堂兄弟關係]
    └── p22
        └── e.py # 有一個def run():print('我是e.py')

文件內容

##### p1/b.py 
from p1.p11 import c
c.run()

##### p2/p21/d.py 
from p2.p22 import e
e.run()

##### a.py
from p1 import b
from p2.p21 import d

6-1-1 絕對-運行主文件(a.py)

➜  python3 a.py
我是c.py
我是e.py

6-1-2 絕對-運行子包下麵的模塊(b.py)

# 在test_import文件夾內調用b.py
➜  python3 p1/b.py 
Traceback (most recent call last):
  File "p1/b.py", line 1, in <module>
    from p1.p11 import c
ModuleNotFoundError: No module named 'p1'

# 進入p1文件夾內運行也報錯
➜  python3 b.py 
Traceback (most recent call last):
  File "b.py", line 1, in <module>
    from p1.p11 import c
ModuleNotFoundError: No module named 'p1'

# 使用python3 -m運行(b.py頂層外面執行，p1是共同的頂層)
➜  python3 -m p1.b
我是c.py

6-1-3 絕對-運行子包下麵的模塊(d.py)

# 在test_import文件夾內調用d.py
➜  python3 ./p2/p21/d.py
Traceback (most recent call last):
  File "./p2/p21/d.py", line 1, in <module>
    from p2.p22 import e
ModuleNotFoundError: No module named 'p2'

# 進入p2/p21文件夾運行也報錯
➜  python3 python3 d.py 
Traceback (most recent call last):
  File "d.py", line 1, in <module>
    from p2.p22 import e
ModuleNotFoundError: No module named 'p2'

# 使用python3 -m運行(因為是堂兄弟，所以要推到共同頂層外面執行，p2是共同的頂層)
➜  python3 -m p2.p21.d
我是e.py

6-2 相對導入

目錄結構和關係都沒有變，只在b.py和 c.py把絕對引入改為相對引入

註意: 入口文件(a.py)不能使用相對引入其他模塊，必須為絕對引入

目錄

test_import # 頂層目錄
├── a.py	# 引用了b.py和c.py[子孫關係]
├── p1
│   ├── b.py     # 引用了c.py[長輩關係]
│   └── p11
│       └── c.py # 有一個def run():print('我是c.py')
└── p2
    ├── p21
    │   └── d.py # 引用了e.py[堂兄弟關係]
    └── p22
        └── e.py # 有一個def run():print('我是e.py')

文件內容

##### p1/b.py(改為相對導入)
from .p11 import c
c.run()

##### p2/p21/d.py(改為相對導入)
from ..p22 import e
e.run()

##### a.py(主文件不能使用相對導入)
from p1 import b
from p2.p21 import d

6-2-1 相對-運行主文件(a.py)

➜  python3 a.py
我是c.py
我是e.py

6-2-2 相對-運行子包下麵的模塊(b.py)

# 在test_import文件夾內調用b.py
➜  python3 p1/b.py 
Traceback (most recent call last):
  File "p1/b.py", line 1, in <module>
    from .p11 import c
ModuleNotFoundError: No module named '__main__.p11'; '__main__' is not a package

# 進入p1文件夾內運行也報錯
➜  python3 b.py 
Traceback (most recent call last):
  File "b.py", line 1, in <module>
    from .p11 import c
ModuleNotFoundError: No module named '__main__.p11'; '__main__' is not a package

# 使用python3 -m運行(b.py頂層外面執行，p1是共同的頂層)
➜  python3 -m p1.b
我是c.py

6-2-3 相對-運行子包下麵的模塊(d.py)

# 在test_import文件夾內調用d.py
➜  python3 ./p2/p21/d.py 
Traceback (most recent call last):
  File "./p2/p21/d.py", line 1, in <module>
    from ..p22 import e
ValueError: attempted relative import beyond top-level package

# 進入p2/p21文件夾運行也報錯
➜  python3 d.py  
Traceback (most recent call last):
  File "d.py", line 1, in <module>
    from ..p22 import e
ValueError: attempted relative import beyond top-level package

➜  python3 -m p2.p21.d
我是e.py

7.初步瞭解python3 -m

mod是module的縮寫，即-m後面跟的是模塊(module)名，意思是把模塊當成腳本來運行。

python3 -m package_name.py_file_name,結尾不需要加.py

1.運行http.server

會把當前文件夾內的文件顯示在頁面上

➜  python3 -m http.server 8080
Serving HTTP on 0.0.0.0 port 8080 (http://0.0.0.0:8080/) ...
127.0.0.1 - - [22/Mar/2023 23:56:18] "GET / HTTP/1.1" 200 -
127.0.0.1 - - [22/Mar/2023 23:56:20] "GET /p1/ HTTP/1.1" 200 -
127.0.0.1 - - [22/Mar/2023 23:56:22] "GET /p1/p11/ HTTP/1.1" 200 -
127.0.0.1 - - [22/Mar/2023 23:56:28] "GET /p2/ HTTP/1.1" 200 -

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