python模块导入过程

在python中，当我们需要在一个模块中引用另一个模块中的内容时，我们需要通过将需要引用的模块import当前模块中来。对于不熟悉python的人来说，他们可能会认为python中的import与C语言中的#include，或者是Java中的import是一样的。但其实它们之间是有区别的，在python中，import一个模块不仅仅是将另外一个文件中的文本插入到当前文件中。实际上，import是在运行时发生的（python只有运行时，没有编译时），它包含以下3个步骤：

• 找到需要import的那个文件
• 如果有必要，则将这个文件编译成字节码文件
• 运行这个文件，已构建文件中定义的对象（包括函数，在Python中函数也是对象）

以上3个步骤全都是在运行时进行的，并且只有第一次import时，才会执行。下面分别来看这3个步骤的具体行为。

1、找文件

首先Python必须先找到需要import的文件，为了找到python会按照顺序依次在以下目录中取搜寻文件：

• home目录；
• PYTHONPATH目录；
• 标准库目录；
• 任何”.pth“后缀名的文件中所定义的目录；
• 第三方的的site-packages的home目录。

以上所有的路径连在一起，存储于sys.path变量中，这个是一个list对象，可以手动修改。

1.1 home目录

python首先会搜索home目录，而home目录根据运行方式而不同；如果直接运行程序，那home目录就是程序文件所在的目录；如果在交互环境下执行，则home目录就是当前目录。由于home目录是第一个搜索的目录，所以得防止模块覆盖。所谓模块覆盖，即home目录下存在了其他我们真正需要的模块相同的文件名的文件，那么import将无法找到真正需要的那个模块，而是在搜索home目录之后，搜索便结束了。

1.2 PYTHONPATH目录

PYTHONPATH是可配置的，它是一个环境变量。在搜索完home目录之后，如果没有找到，则python下一步就会在PYTHONPATH环境变量中配置的目录中寻找。这里是配置用户自己自定义的一些路径。

1.3 标准库目录

标准库目录即python安装目录下的Lib文件夹，这无需我们手动配置。

1.4 .pth文件中的目录

与PYTHONPATH类似，这也是一个可以由用户手动配置搜索路径的地方。我们可以在任何python能够找到的路径的地方，创建一个后缀为”.pth“的文件，将我们希望python搜索的路径一行一个的写入这个文件。python会搜集所有发现的”.pth“文件中的所有路径，并去除重复和不存在的路径，然后在这些路径中寻找。”.pth“文件通常方法安装目录下，以供python读取。

1.5 第三方扩展包安装目录

在Python的安装目录下，我们可以看到site-packages这个子目录。这个目录里存放的是第三方库的目录，Python最后会自动在这个目录中查找。

最后，如果我们想知道Python所搜寻的路径，只需要查看sys.path这个list对象即可。这里面存储了python的搜索路径列表，在程序启动时，python会根据我们的配置，自动设置这个list对象。

2、编译成字节码

在找到文件之后，如果有必要则将文件编译成字节码。那什么情况下需要编译，而什么情况又不需要编译呢？

2.1 需要编译的情况

• 字节码文件不存在
• 字节码文件比源代码更旧，即源代码文件在上次生成字节码文件之后被改变了
• 字节码文件是由其他版本的python生成的

2.2 不需要编译的情况

当python找到了对应的字节码文件（后缀为".pyc"）不必源代码文件旧，并且它是由相同版本的python编译生成的，则无需编译。另外，也存在一种情况，即没有源代码文件，只有字节码文件，此时python无法对文件进行编译，python会直接使用这个字节码文件。

2.3 字节码文件存储路径

在python 3.1及之前的版本，字节码文件的后缀为“.pyc”，并存储于源代码文件相同的目录中。字节码文件内部会记录创建该文件的python的版本信息，所以python知道什么时候应该去重新编译。而在python 3.2之后，字节码文件同样以“.pyc”为后缀，但存储的路径不在源代码同一个目录。而是在源代码的同一层目录上，创建一个“__pycache__"子目录，字节码文件即存储于这个子目录中。并且在文件名中会记录python编译器的信息，如我的电脑上的文件字节码文件名称组成如下：”文件名.cpython-34.pyc“，意思是这个字节码文件是由python 3.4版本创建的，而python的是C实现，而非Java或其他语言。

3、运行文件

在第一次import文件到内存时，python会执行这个文件。如果这个文件中除了函数定义、类定义之外有其他的真正可运行的代码，那么python会直接运行它。比如在文件中有print用于直接打印信息，那么我们可以看到print的信息。