2019python面试题-模块加载顺序

Python 解释器是如何查找包和模块的

Python 执行一个 py 文件，无论执行的方式是用绝对路径还是相对路径，interpreter 都会把文件所在的 directory 加入 sys.path 这个 list 中，并且是索引为 0 的位置。Python 就是在 sys.path 中查找包和模块的。

sys.modules 的作用

载入的模块存放在何处？ 答案是 sys.modules。 模块一经载入， Python 会把这个模块加入 sys.modules 中供下次载入使用，这样可以加速模块引入，起到缓存作用。sys.modules 是一个 dict 类型的值。python中的全局module集合sys.modules被称为modules缓存，保证了module的唯一性，每当有import操作都会在该sys.modules查找，如果不存在就会将该module加入到sys.modules中。

解释器查找包：

• 解释器会默认加载一些 modules，除了sys.builtin_module_names 列出的内置模块之外，还会加载其他一些标准库，都存放在sys.modules字典中。sys.modules 包含了所有加载的模块。 import 语句在实际从磁盘上加载模块之前，会先去检查这个字典！*注：内置模块不是标准库，是指 sys.builtin_module_names输出的字符串元组。解释器启动时确实会加载buit-in module，但是，执行print(sys.builtin_module_names)发现，os并不是built-in module。所以，解释器执行 python 文件时，不仅仅是加载了内置模块的！！！使用sys.modules可以看到实际启动时加载的所有模块。
• 然后就是搜索 sys.path 路径下的模块了。

import sys

print(sys.builtin_module_names)

运行结果：
('_abc', '_ast', '_codecs', '_collections', '_functools', '_imp', '_io', '_locale', '_operator', '_signal', '_sre', '_stat', '_string', '_symtable', '_thread', '_tracemalloc', '_warnings', '_weakref', 'atexit', 'builtins', 'errno', 'faulthandler', 'gc', 'itertools', 'marshal', 'posix', 'pwd', 'sys', 'time', 'xxsubtype', 'zipimport')

这样的查找顺序将会导致同名包或模块被遮蔽（如下）：

# tree
$ tree . -L 1
.
├── __init__.py
├── name
├── os.py
├── test2.py
├── test.py
└── test.pyc

# test2.py
import os
from redis import Redis
from test import hello

print('Now in test2.py')
print(os.getcwd())

# 执行 python test2.py
$ python test2.py
Traceback (most recent call last):
  File "test2.py", line 2, in <module>
    from redis import Redis
ImportError: No module named redis

这里的 os 模块并不是 built-in module的，上面已经将 sys.builtin_module_names 内容打印出来了。只是 Python 解释器启动时就加载到了 sys.modules中缓存起来了。所以，即使在同目录下有同名模块，解释器依然是可以找到正确的 os 模块的（sys.modules中的os模块）！如果你在import os之前，先执行del sys.modules['os']，那么，标准模块 os 就会被同目录下的 os.py 屏蔽了。

*注：del删除模块只是把模块从当前命名空间中删除，但该module依然存在于module缓存中。

redis 属于第三方模块，默认安装位置是 Python 环境变量中的 site-packages，解释器启动之后，会将此目录加到 sys.path，由于当前目录会在 sys.path 的首位，当前目录的 redis 优先被找到了，site-packages 中的 redis 模块被屏蔽了。

综上所述，搜索的一个顺序是：sys.modules 缓存 -> sys.path[0] 即当前目录查找 -> sys.path[1:]路径查找。

*注：同时发现，模块被加载的时候，其中非函数或类的语句，例如 print('hello')、name=michael等，是会在 import的时候，默认就执行了。