首页
学习
活动
专区
工具
TVP
发布
社区首页 >专栏 >Python相对、绝对导入浅析

Python相对、绝对导入浅析

作者头像
庞小明
发布2018-03-09 11:21:30
1.1K0
发布2018-03-09 11:21:30
举报
文章被收录于专栏:pangguomingpangguoming

这篇文章从另外一个不同的视角来分析一下Python的import机制,主要的目的是为了搞懂import中absolute、relative import遇到的几个报错。  这里不同的视角是指从Python import hooks这个方面来展开,当然本身关于Python import hooks有很多的文章,我这里不打算展开聊这个方面的内容,文章中主要会结合代码和PEP 302 – New Import Hooks这个PEP。  1. 几个跟import相关模块属性 首先我们需要了解几个跟import相关的模块属性,因为后面我们分析代码的时候会频繁接触到这些属性,关于这些属性详细的介绍参考:import-related-module-attributes。  __name__:模块的全名称,用来唯一的标识一个模块。  __package__:模块的__package__属性必须设置,而且必须是字符串。当模块是一个包(package)的时候__package__==__name__,如果模块是非package并且是一个top-level模块那么__package__设置为空字符串,对于子模块那么__package__就是上层父模块的__name__。关于__package__更详细的内容可以参考:PEP 366 – Main module explicit relative imports。  __path__:这个属性就是用来区分一个模块是package还是py文件,如果模块是package那么__path__属性就必须设置,但是这个属性有可能没有太多的其它意义。更详细的__path__内容参考:module.__path__。  2. Python import hooks的入门 虽然本文的重点不是关于Python import hooks,但是因为文章是从这个视角来阐述的,所以还是稍微介绍一点关于这个方面的一点入门知识点。  一般情况下我们在代码中使用import foo,那么调用的其实是__builtin__.__import__。有时候我们想要在代码中动态的加载某个模块那么可以用impimportlib这两个模块来实现,但是有时候我们想要更多的控制Python的import,比如要实现一个自动安装、加载模块依赖的功能,那么此时import hooks就能派上用场了。  Python提供了好两种方式来做import hook:Meta hooks and Path hooks ,利用hook我们基本可以做到随心所欲的import(当然有一些规则需要遵守的)。Python也提供了一个import hooks的模板,叫ihooks(/usr/lib/python2.7/ihooks.py),也即是我们后面要重点分析的一个模块。  如果想使用ihooks来代替默认的import功能,那么在执行任何import之前执行如下代码即可:

#before any imports
import ihooks
ihooks.install()

这样后面所有的import操作都会进入到ihooks.ModuleImporter.import_module()函数中。  3. 剖析ihooks,imports_module参数 执行完上面提到的ihooks.install()以后import的入口变成了如下的import_module()函数。

    def import_module(self, name, globals=None, locals=None, fromlist=None,
                      level=-1):
        parent = self.determine_parent(globals, level)
        q, tail = self.find_head_package(parent, str(name))
        m = self.load_tail(q, tail)
        if not fromlist:
            return q
        if hasattr(m, "__path__"):
            self.ensure_fromlist(m, fromlist)
        return m

这个函数各个参数的具体含义可以参考builtin.__import__,重点说一下level这个参数:  - 用来表示absolute还是relative导入;  - 如果为0则表示是absolute导入;  - 大于0表示relative导入,相对导入的父目录的级数;  - -1意味着可能是absolute或relative导入。  locals参数暂时没有用到。  4. 剖析ihooks,determine_parent()函数

    def determine_parent(self, globals, level=-1):
        if not globals or not level:  #code 1
            return None
        pkgname = globals.get('__package__')
        if pkgname is not None:
            if not pkgname and level > 0:   #code 2
                raise ValueError, 'Attempted relative import in non-package'
        else:   #code 3
            # __package__ not set, figure it out and set it
            modname = globals.get('__name__')
            if modname is None:
                return None
            if "__path__" in globals:
                # __path__ is set so modname is already the package name
                pkgname = modname
            else:
                # normal module, work out package name if any
                if '.' not in modname:
                    if level > 0:
                        raise ValueError, ('Attempted relative import in '
                                           'non-package')
                    globals['__package__'] = None
                    return None
                pkgname = modname.rpartition('.')[0]
            globals['__package__'] = pkgname
        if level > 0:   #code 4
            dot = len(pkgname)
            for x in range(level, 1, -1):
                try:
                    dot = pkgname.rindex('.', 0, dot)
                except ValueError:
                    raise ValueError('attempted relative import beyond '
                                     'top-level package')
            pkgname = pkgname[:dot]
        try:
            return sys.modules[pkgname]   #code 5
        except KeyError:
            if level < 1:
                warn("Parent module '%s' not found while handling "
                     "absolute import" % pkgname, RuntimeWarning, 1)
                return None
            else:
                raise SystemError, ("Parent module '%s' not loaded, cannot "
                                    "perform relative import" % pkgname)

determine_parent()函数主要用来负责填充模块的__packge__属性、返回模块的锚点对应的模块(relative导入才有)。  在代码中我对一些关键的代码分支做了code n这样的标记,方便后面引用。  code 1:首先我们遇到的是code 1这个分支,globals为空的情况我还没有遇到过,但是level为0的情况就是前面分析过的level参数所示的情况:这是一个absolute导入,比如你在导入之前使用了from __future__ import absolute_import,那么level就是为0。也就是说如果是absolute导入那么就无须再找出父模块,也不会再设置__package__模块属性,为什么在这种情况下则不需要设置__package__模块属性呢?  让我们好好的读一读这段话(来自:PEP 366 Proposed Change):

As with the current __name__ attribute, setting __package__ will be the responsibility of the PEP 302 loader used to import a module.

意思就是说设置__package__是hooks中的loader(ModuleImporter包含了finder、loader)的责任,这个责任由determine_parent()来完成。

When the import system encounters an explicit relative import in a module without __package__ set (or with it set to None ), it will calculate and store the correct value ( __name__.rpartition(‘.’)[0] for normal modules and __name__ for package initialisation modules).

这句话的意思是说如果遇到了明确的relative导入并且__package__未设置那么loader会计算、存储正确的的__package__值。  从上面这两条综合来看就是说loader有责任设置__package__,但是也是在某些条件的前提下才需要负责,对于我们code 1遇到的这种情况(不是明确的relative导入),loader可以不用负这个责任。  code 2:这里的ValueError: Attempted relative import in non-package错误应该是Pythoner几乎都遇到过的,但是别急,我们后面还会继续遇到。这里之所以会报错就是因为__package__为空字符串则表示这是一个顶层的常规Python源码模块(top-level module),那么此时如果再有relative导入那么就没法进行模块的定位了。  code 3:这部分就是设置__package__,整个的流程基本跟PEP 366 Proposed Change提到的一致,首先通过__path__属性来判断这是一个package还是一个普通的源码模块,如果是package则直接设置__package____name__,否则通过__name__.rpartition('.')[0]计算得到。在这里我们又一次遇到了前面的ValueError,这里报错的原因跟前面大同小异,不再过多的解释。  至此我们完成了determine_parent()的第一个重要功能:设置模块的__package__属性。  code 4:如果是relative导入,那么需要计算相对的锚点是哪个,例如在spam.foo.test模块中执行import ..sub那么最后计算得出需要导入的模块是spam.sub。  在这个部分我们遇到了另外一个常见的错误ValueError: attempted relative import beyond top-level package,这个错误的原因就是我们在计算锚点的时候超过了最高模块,例如在spam.foo.test模块中执行import ...sub。  code 5:完成了最后一个功能:返回锚点模块。  5. 剖析ihooks,find_head_package()函数

    def find_head_package(self, parent, name):
        if '.' in name:
            i = name.find('.')
            head = name[:i]
            tail = name[i+1:]
        else:
            head = name
            tail = ""
        if parent:
            qname = "%s.%s" % (parent.__name__, head)
        else:
            qname = head

        q = self.import_it(head, qname, parent)   #code 1
        if q: return q, tail
        if parent:
            qname = head
            parent = None
            q = self.import_it(head, qname, parent)   #code 2
            if q: return q, tail
        raise ImportError, "No module named '%s'" % qname

从函数名我们就能大概猜到这个函数的作用,就是导入完整模块路径名中的第一个模块,类似就是如果我们要导入spam.foo.test,那么这个函数是先导入spam模块。  这个函数的理论我们从PEP-0302 Specification part 1: The Importer Protocol的第三段话中可以看到,大致的意思就是我们先做relative导入,  例如我们在spam中执行import foo,那么会要先尝试导入spam.foo(我们上面代码中标注的code 1),如果失败了则再执行absolute导入foo(我们上面代码中标注的code 2)。  6. 剖析ihooks,load_tail()函数 前面我们把第一个模块已经导入了那么接下来就是把剩下的(尾部)的模块导入了,这就是这个函数的功能。代码就不贴了,比较简单,就是循环把完整模块名中的每一个子模块导入,函数的理论可以参考PEP-0302 Specification part 1: The Importer Protocol的第四段话。  7. 剖析ihooks,ensure_fromlist()函数 这个函数就是把类似from spam import foo.testfoo.test部分导入。  8. 剖析ihooks,import_it()函数

    def import_it(self, partname, fqname, parent, force_load=0):
        if not partname:
            # completely empty module name should only happen in
            # 'from . import' or __import__("")
            return parent
        if not force_load:
            try:
                return self.modules[fqname]   #code 1
            except KeyError:
                pass
        try:
            path = parent and parent.__path__
        except AttributeError:
            return None
        partname = str(partname)
        stuff = self.loader.find_module(partname, path)   #code 2
        if not stuff:
            return None
        fqname = str(fqname)
        m = self.loader.load_module(fqname, stuff)   #code 3
        if parent:
            setattr(parent, partname, m)
        return m

这个函数是执行导入的核心函数,前面我们介绍的各种函数都是最终通过import_it()来执行最后的导入。  函数代码其实也挺简单的,特别是你能结合PEP-0302 Specification part 1: The Importer Protocol来看代码。  code 1:如果cache中已经存在该模块,那么直接返回该模块。  code 2:查找对应的模块,返回一个三元组,间接调用的imp.find_module。关于这个函数更多的内容除了上面的”PEP-0302 Specification part 1: The Importer Protocol”以外还可以参考imp.find_module。  code 3:加载对应的模块,就是调用imp内的各种函数,不再赘述。  整个import_module()函数介绍完成了,在阅读ihooks.py或者Python/import.c源码之前建议各位先把几个PEP以及Python Language Reference的几篇文章先通读一遍,如果有些你暂时没弄清楚的那么就可以留到源码中去弄清楚。  The import system PEP 302 – New Import Hooks imp — Access the import internals PEP 366 – Main module explicit relative imports

本文参与 腾讯云自媒体分享计划,分享自作者个人站点/博客。
原始发表:2016-09-20 ,如有侵权请联系 cloudcommunity@tencent.com 删除

本文分享自 作者个人站点/博客 前往查看

如有侵权,请联系 cloudcommunity@tencent.com 删除。

本文参与 腾讯云自媒体分享计划  ,欢迎热爱写作的你一起参与!

评论
登录后参与评论
0 条评论
热度
最新
推荐阅读
领券
问题归档专栏文章快讯文章归档关键词归档开发者手册归档开发者手册 Section 归档