Python導入模塊的幾種姿勢
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原文： Python 101 - All about imports
作為一名新手Python程序員，你首先需要學習的內容之一就是如何導入模塊或包。但是我注意到，那些許多年來不時使用Python的人并不是都知道Python的導入機制其實非常靈活。在本文中，我們將探討以下話題：
- 常規導入（regular imports）
- 使用from語句導入
- 相對導入（relative imports）
- 可選導入（optional imports）
- 本地導入（local imports）
- 導入注意事項
常規導入
常規導入應該是最常使用的導入方式，大概是這樣的：
import sys
你只需要使用 import 一詞，然后指定你希望導入的模塊或包即可。通過這種方式導入的好處是可以一次性導入多個包或模塊：
import os, sys, time
雖然這節省了空間，但是卻違背了Python風格指南。 Python風格指南建議將每個導入語句單獨成行 。
有時在導入模塊時，你想要重命名這個模塊。這個功能很容易實現：
import sys as system
print(system.platform)
上面的代碼將我們導入的 sys 模塊重命名為 system 。我們可以按照和以前一樣的方式調用模塊的方法，但是可以用一個新的模塊名。也有某些子模塊必須要使用點標記法才能導入。
import urllib.error
這個情況不常見，但是對此有所了解總是沒有壞處的。
使用from語句導入
很多時候你只想要導入一個模塊或庫中的某個部分。我們來看看在Python中如何實現這點：
from functools import lru_cache
上面這行代碼可以讓你直接調用 lru_cache 。如果你按常規方式導入 functools ，那么你就必須像這樣調用 lru_cache ：
functools.lru_cache(*args)
根據你實際的使用場景，上面的做法可能是更好的。在復雜的代碼庫中，能夠看出某個函數是從哪里導入的這點很有用的。不過，如果你的代碼維護的很好，模塊化程度高，那么只從某個模塊中導入一部分內容也是非常方便和簡潔的。
當然，你還可以使用from方法導入模塊的全部內容，就像這樣：
from os import *
這種做法在少數情況下是挺方便的，但是這樣也會打亂你的命名空間。問題在于，你可能定義了一個與導入模塊中名稱相同的變量或函數，這時如果你試圖使用 os 模塊中的同名變量或函數，實際使用的將是你自己定義的內容。因此，你最后可能會碰到一個相當讓人困惑的邏輯錯誤。 標準庫中我唯一推薦全盤導入的模塊只有Tkinter 。
如果你正好要寫自己的模塊或包，有人會建議你在 __init__.py 文件中導入所有內容，讓模塊或者包使用起來更方便。我個人更喜歡顯示地導入，而非隱式地導入。
你也可以采取折中方案，從一個包中導入多個項：
from os import path, walk, unlink
from os import uname, remove
在上述代碼中，我們從 os 模塊中導入了5個函數。你可能注意到了，我們是通過多次從同一個模塊中導入實現的。當然，如果你愿意的話，你也可以使用圓括號一次性導入多個項：
from os import (path, walk, unlink, uname,
remove, rename)
這是一個有用的技巧，不過你也可以換一種方式：
from os import path, walk, unlink, uname, \
remove, rename
上面的反斜杠是Python中的續行符，告訴解釋器這行代碼延續至下一行。
相對導入
PEP 328 介紹了引入相對導入的原因，以及選擇了哪種語法。具體來說，是使用句點來決定如何相對導入其他包或模塊。這么做的原因是為了避免偶然情況下導入標準庫中的模塊產生沖突。這里我們以PEP 328中給出的文件夾結構為例，看看相對導入是如何工作的：
my_package/
__init__.py
subpackage1/
__init__.py
module_x.py
module_y.py
subpackage2/
__init__.py
module_z.py
module_a.py
在本地磁盤上找個地方創建上述文件和文件夾。在頂層的 __init__.py 文件中，輸入以下代碼：
from . import subpackage1
from . import subpackage2
接下來進入 subpackage1 文件夾，編輯其中的 __init__.py 文件，輸入以下代碼：
from . import module_x
from . import module_y
現在編輯 module_x.py 文件，輸入以下代碼：
from .module_y import spam as ham
def main():
ham()
最后編輯 module_y.py 文件，輸入以下代碼：
def spam():
print('spam ' * 3)
打開終端， cd 至 my_package 包所在的文件夾，但不要進入 my_package 。在這個文件夾下運行Python解釋器。我使用的是IPython，因為它的自動補全功能非常方便：
In [1]: import my_package
In [2]: my_package.subpackage1.module_x
Out[2]: <module 'my_package.subpackage1.module_x' from 'my_package/subpackage1/module_x.py'>
In [3]: my_package.subpackage1.module_x.main()
spam spam spam
相對導入適用于你最終要放入包中的代碼。如果你編寫了很多相關性強的代碼，那么應該采用這種導入方式。 你會發現PyPI上有很多流行的包也是采用了相對導入 。還要注意一點，如果你想要跨越多個文件層級進行導入，只需要使用多個句點即可。不過， PEP 328建議相對導入的層級不要超過兩層 。
還要注意一點，如果你往 module_x.py 文件中添加了 if __name__ == ‘__main__’ ，然后試圖運行這個文件，你會碰到一個很難理解的錯誤。編輯一下文件，試試看吧！
from . module_y import spam as ham
def main():
ham()
if __name__ == '__main__':
# This won't work!
main()
現在從終端進入 subpackage1 文件夾，執行以下命令：
python module_x.py
如果你使用的是Python 2，你應該會看到下面的錯誤信息：
Traceback (most recent call last):
File "module_x.py", line 1, in <module>
from . module_y import spam as ham
ValueError: Attempted relative import in non-package
如果你使用的是Python 3，錯誤信息大概是這樣的：
Traceback (most recent call last):
File "module_x.py", line 1, in <module>
from . module_y import spam as ham
SystemError: Parent module '' not loaded, cannot perform relative import
這指的是， module_x.py 是某個包中的一個模塊，而你試圖以腳本模式執行，但是 這種模式不支持相對導入 。
如果你想在自己的代碼中使用這個模塊，那么你必須將其添加至Python的導入檢索路徑（import search path）。最簡單的做法如下：
import sys
sys.path.append('/path/to/folder/containing/my_package')
import my_package
注意，你需要添加的是 my_package 的上一層文件夾路徑，而不是 my_package 本身。原因是 my_package 就是我們想要使用的包，所以如果你添加它的路徑，那么將無法使用這個包。
我們接下來談談可選導入。
可選導入（Optional imports）
如果你希望優先使用某個模塊或包，但是同時也想在沒有這個模塊或包的情況下有備選，你就可以使用可選導入這種方式。這樣做可以導入支持某個軟件的多種版本或者實現性能提升。以 github2包 中的代碼為例：
try:
# For Python 3
from http.client import responses
except ImportError: # For Python 2.5-2.7
try:
from httplib import responses # NOQA
except ImportError: # For Python 2.4
from BaseHTTPServer import BaseHTTPRequestHandler as _BHRH
responses = dict([(k, v[0]) for k, v in _BHRH.responses.items()])
lxml 包也有使用可選導入方式：
try:
from urlparse import urljoin
from urllib2 import urlopen
except ImportError:
# Python 3
from urllib.parse import urljoin
from urllib.request import urlopen
正如以上示例所示， 可選導入的使用很常見，是一個值得掌握的技巧 。
局部導入
當你在局部作用域中導入模塊時，你執行的就是局部導入。如果你在Python腳本文件的頂部導入一個模塊，那么你就是在將該模塊導入至全局作用域，這意味著之后的任何函數或方法都可能訪問該模塊。例如：
import sys # global scope
def square_root(a):
# This import is into the square_root functions local scope
import math
return math.sqrt(a)
def my_pow(base_num, power):
return math.pow(base_num, power)
if __name__ == '__main__':
print(square_root(49))
print(my_pow(2, 3))
這里，我們將 sys 模塊導入至全局作用域，但我們并沒有使用這個模塊。然后，在 square_root 函數中，我們將 math 模塊導入至該函數的局部作用域，這意味著 math 模塊只能在 square_root 函數內部使用。如果我們試圖在 my_pow 函數中使用 math ，會引發 NameError 。試著執行這個腳本，看看會發生什么。
使用局部作用域的好處之一，是你使用的模塊可能需要很長時間才能導入，如果是這樣的話，將其放在某個不經常調用的函數中或許更加合理，而不是直接在全局作用域中導入。老實說，我幾乎從沒有使用過局部導入，主要是因為如果模塊內部到處都有導入語句，會很難分辨出這樣做的原因和用途。 根據約定，所有的導入語句都應該位于模塊的頂部 。
導入注意事項
在導入模塊方面，有幾個程序員常犯的錯誤。這里我們介紹兩個。
- 循環導入（circular imports）
- 覆蓋導入（Shadowed imports，暫時翻譯為覆蓋導入）
先來看看循環導入。
循環導入
如果你創建兩個模塊，二者相互導入對方，那么就會出現循環導入。例如：
# a.py
import b
def a_test():
print("in a_test")
b.b_test()
a_test()
然后在同個文件夾中創建另一個模塊，將其命名為 b.py 。
import a
def b_test():
print('In test_b"')
a.a_test()
b_test()
如果你運行任意一個模塊，都會引發 AttributeError 。這是因為這兩個模塊都在試圖導入對方。簡單來說，模塊 a 想要導入模塊 b ，但是因為模塊 b 也在試圖導入模塊 a （這時正在執行），模塊 a 將無法完成模塊 b 的導入。我看過一些解決這個問題的破解方法（hack），但是 一般來說，你應該做的是重構代碼，避免發生這種情況 。
覆蓋導入
當你創建的模塊與標準庫中的模塊同名時，如果你導入這個模塊，就會出現覆蓋導入。舉個例子，創建一個名叫 math.py 的文件，在其中寫入如下代碼：
import math
def square_root(number):
return math.sqrt(number)
square_root(72)
現在打開終端，試著運行這個文件，你會得到以下回溯信息（traceback）：
Traceback (most recent call last):
File "math.py", line 1, in <module>
import math
File "/Users/michael/Desktop/math.py", line 6, in <module>
square_root(72)
File "/Users/michael/Desktop/math.py", line 4, in square_root
return math.sqrt(number)
AttributeError: module 'math' has no attribute 'sqrt'
這到底是怎么回事？其實，你運行這個文件的時候，Python解釋器首先在當前運行腳本所處的的文件夾中查找名叫 math 的模塊。在這個例子中，解釋器找到了我們正在執行的模塊，試圖導入它。但是我們的模塊中并沒有叫 sqrt 的函數或屬性，所以就拋出了 AttributeError 。
總結
在本文中，我們講了很多有關導入的內容，但是還有部分內容沒有涉及。 PEP 302 中介紹了導入鉤子（import hooks），支持實現一些非常酷的功能，比如說直接從github導入。Python標準庫中還有一個 importlib 模塊，值得查看學習。當然，你還可以多看看別人寫的代碼，不斷挖掘更多好用的妙招。