如何通过字符串形式导包（importlib模块的使用）

1 模块简介

Python提供了importlib包作为标准库的一部分。目的就是提供Python中import语句的实现（以及__import__函数）。另外，importlib允许程序员创建他们自定义的对象，可用于引入过程（也称为importer）。

什么是imp？
另外有一个叫做imp的模块，它提供给Python import语句机制的接口。这个模块在Python 3.4中被否决，目的就是为了只使用importlib。

这个模块有些复杂，因此我们在这篇博文中主要讨论以下几个主题：

• 动态引入
• 检查模块是否可以被引入
• 引入源文件自身
• 第三方模块 import_from_github_com

2 模块使用

2.1 动态引入

importlib模块支持传入字符串来引入一个模块。我们创建两个简单的模块来验证这个功能。我们将会给予两个模块相同的接口，让它们打印名字以便我们能够区分它们。创建两个模块，分别为foo.py和bar.py，代码如下所示，

def main():
    print(__name__)

现在我们使用importlib来引入它们。让我们看看这段代码如何去做的。确保你已经把这段代码放在与上面创建的两个模块相同的目录下。

#importer.py
import importlib

def dynamic_import(module):
    return importlib.import_module(module)

if __name__ == "__main__":
    module = dynamic_import('foo')
    module.main()

    module_two = dynamic_import('bar')
    module_two()

在这段代码中，我们手动引入importlib模块，并创建一个简单的函数dynamic_import。这个函数所做的就是调用importlib模块中的import_module函数，入参就是我们传入的字符串，然后返回调用结果。在代码段的下面，我们调用每个模块的main方法，将会打印出每个模块的名称。

在你的代码中，你可能不会大量这样做。当你只有一个字符串时，如果你想引入这个模块，importlib就允许你可以这么做。

2.2 模块引入检查

Python有一个编码规范就是EAPP：Easier to ask for forgiveness than permision。意思就是经常假设一些事情是存在的（例如，key在词典中），如果出错了，那么就捕获异常。你可以看 Python标准模块--import 文章中我们尝试引入模块，当它不存在时，我们就会捕获到ImportError。如果我们想检查并观察一个模块是否可以引入而不是仅仅是猜测，该如何去做？你可以使用importlib。代码如下：

#coding:utf-8

import importlib.util
import importlib

def check_module(module_name):
    module_spec = importlib.util.find_spec(module_name)
    if module_spec is None:
        print("Module :{} not found".format(module_name))
        return None
    else:
        print("Module:{} can be imported!".format(module_name))
        return module_spec
    
def import_module_from_spec(module_spec):
    module = importlib.util.module_from_spec(module_spec)
    module_spec.loader.exec_module(module)
    return module

if __name__ == "__main__":
    module_spec = check_module("fake_module")
    module_spec = check_module("collections")
    if(module_spec):
        module = import_module_from_spec(module_spec)
        print(dir(module))

这里我们引入importlib模块的子模块util。在check_module函数中，我们调用find_spec函数来检查传入的字符串作为模块是否存在。首先，我们传入一个假的名称，然后我们传入一个Python模块的真实名称。如果你运行这段代码，你将会看到你传入一个没有安装的模块的名称，find_spec函数将会返回None，我们的代码将会打印出这个模块没有找到。如果找到了，我们就会返回模块的说明。

我们可以获取到模块的说明，然后使用它来真正的引入模块。或者你可以将字符串传入到import_module函数中，正如我们在2.1节中所学习到的一样。但是我们已经学习到如何使用模块的说明。让我们看一下上述代码中的import_module_from_spec函数。它接受由check_module函数返回的模块说明。我们将其传入到module_from_spec函数，它将会返回引入的模块。Python的官方文档推荐，在引入模块后执行它，所以我们下一步做的就是调用exec_module函数。最后我们返回这个模块，并且运行Python的dir函数来确认这个我们就是我们所期望的。

2.3 从源文件中引入

在这一节中，我想说明importlib的子模块util还有另外一个技巧。你可以使用util通过模块名和文件路径来引入一个模块。示例如下所示，

#coding:utf-8

import importlib.util

def import_source(module_name):
    module_file_path = module_name.__file__
    module_name = module_name.__name__
    
    module_spec = importlib.util.spec_from_file_location(module_name,module_file_path)
    module = importlib.util.module_from_spec(module_spec)
    module_spec.loader.exec_module(module)
    print(dir(module))

    msg = "The {module_name} module has the following methods:{methods}"
    print(msg.format(module_name = module_name,methods = dir(module)))
    
if __name__ == "__main__":
    import logging
    import_source(logging)

上述代码中，我们实际引入了logging模块，并将它传入到import_source函数。在这个函数中，我们首先获取到模块的实际路径和名称。然后我们将这些信息传入到util的spec_from_file_location函数中，这个将会返回模块的说明。一旦我们获取到模块的说明，我们就可以使用与2.2节相同的importlib机制来实际引入模块。

现在让我们来看一个精巧的第三方库，Python的__import__()函数直接引入github中的包。

2.4 import_from_github_com

这个精巧的包叫做import_from_github_com，它可以用于发现和下载github上的包。为了安装他，你需要做的就是按照如下命令使用pip，

pip install import_from_github_com

这个包使用了PEP 302中新的引入钩子，允许你可以从github上引入包。这个包实际做的就是安装这个包并将它添加到本地。你需要Python 3.2或者更高的版本，git和pip才能使用这个包。

一旦这些已经安装，你可以在Python shell中输入如下命令，

>>> from github_com.zzzeek import sqlalchemy
Collecting git+https://github.com/zzzeek/sqlalchemy
Cloning https://github.com/zzzeek/sqlalchemy to /tmp/pip-acfv7t06-build
Installing collected packages: SQLAlchemy
Running setup.py install for SQLAlchemy ... done
Successfully installed SQLAlchemy-1.1.0b1.dev0
>>> locals()
{'__builtins__': <module 'builtins' (built-in)>, '__spec__': None,
'__package__': None, '__doc__': None, '__name__': '__main__',
'sqlalchemy': <module 'sqlalchemy' from '/usr/local/lib/python3.5/site-packages/
sqlalchemy/__init__.py'>,
'__loader__': <class '_frozen_importlib.BuiltinImporter'>}

你如果看了import_from_github_com的源码，你将会注意到它并没有使用importlib。实际上，它使用了pip来安装那些没有安装的包，然后使用Python的__import__()函数来引入新安装的模块。这段代码非常值得学习。

2.5 总结

到这里，你已经了解到在你的代码中如何使用importlib和引入钩子。当然还有很多超出本文所覆盖的知识，如果你需要写一个自定义的引入器或者下载器，你需要花费很多时间来阅读官方文档和源码。

importlib包的目的是双重的。一个是在Python源代码中提供import语句（以及扩展名为__import__()函数）的实现。这提供了可以移植到任何Python解释器的import的实现。这也提供了比在除了Python之外的编程语言中实现的实现更容易理解的实现。

第二个目的是，实现import的组件在此包中公开，使用户更容易创建自己的自定义对象（通常称为importer）以参与导入处理。

importlib.__import__(name, globals=None, locals=None, fromlist=(), level=0)¶

内建__import__()函数的实现。

注意

程序化导入模块应使用import_module()而不是此函数。

importlib.import_module(name, package=None)¶

导入模块。name参数指定要以绝对或相对术语导入的模块。pkg.mod或..mod）。如果名称是以相对术语指定的，则包参数必须设置为包的名称，该名称将作为解析包名称的锚点。import_module（'.. mod'， 'pkg.subpkg'）将导入pkg.mod）。

import_module()函数用作importlib.__import__()的简化包装。这意味着函数的所有语义都派生自importlib.__import__()。这两个函数最重要的区别是import_module()返回指定的包或模块（例如，pkg.mod），而__import__()返回顶级包或模块pkg）。

如果您动态导入自解析器开始执行后创建的模块（例如，创建了一个Python源文件），则可能需要调用invalidate_caches()才能注意到新模块由进口系统。

在版本3.3中更改：父包会自动导入。

importlib.find_loader(name, path=None)¶

找到模块的加载器，可选择在指定的路径中。如果模块在sys.modules中，则返回sys.modules[name].__loader__（除非加载器None未设置，在这种情况下会引发ValueError）。否则，使用sys.meta_path的搜索完成。如果未找到加载程序，则返回None。

点名称没有父级的隐式导入，因为需要加载它们，这可能不是所希望的。要正确导入子模块，您需要导入子模块的所有父包，并使用正确的参数path。

版本3.3中的新功能。

在版本3.4中更改：如果__loader__未设置，则引发ValueError，就像属性设置为None

自版本3.4后弃用：改用importlib.util.find_spec()。

importlib.invalidate_caches()¶

使存储在sys.meta_path的finder的内部缓存无效。如果finder实现invalidate_caches()，那么它将被调用以执行无效。如果在程序运行时创建/安装了任何模块，则应调用此函数，以确保所有查找程序都注意到新模块的存在。

版本3.3中的新功能。

importlib.reload(module)¶

重新载入先前导入的模块。参数必须是一个模块对象，因此必须先被成功导入。如果您已使用外部编辑器编辑了模块源文件，并希望在不离开Python解释器的情况下尝试新版本，这将非常有用。返回值是模块对象（如果重新导入会导致将不同的对象放置在sys.modules中，则可能不同）。

当执行reload()时：

• Python模块的代码被重新编译并重新执行模块级代码，通过重用最初加载模块的loader来定义一组新的对象，这些对象被绑定到模块字典中的名称。扩展模块的init功能不再第二次调用。
• 与Python中的所有其他对象一样，旧对象只有在引用计数下降到零后才被回收。
• 模块命名空间中的名称将更新为指向任何新的或已更改的对象。
• 对旧对象的其他引用（例如模块外部的名称）不会重新引用来引用新对象，如果需要，必须在每个命名空间中对其进行更新。

还有一些其他警告：

当模块被重新加载时，它的字典（包含模块的全局变量）被保留。名称的重定义将覆盖旧的定义，因此这通常不是问题。如果模块的新版本未定义由旧版本定义的名称，则旧定义将保留。如果它维护一个全局表或对象缓存，使用try语句可以测试表的存在并跳过其初始化，如果需要，这个特性可以用于模块的优势：

try:
    cache
except NameError:
    cache = {}

重新加载内建或动态加载的模块通常不是很有用。不建议重新加载sys，__main__，builtins和其他关键模块。在许多情况下，扩展模块不会被设计为初始化多次，并且可能在重新加载时以任意方式失败。

如果模块使用from ... import ...从另一个模块导入对象，则对其他模块调用reload()其中一个方法是重新执行from语句，另一个方法是使用import和限定名称（module.name t15>）。

如果一个模块实例化一个类的实例，重新加载定义该类的模块不会影响实例的方法定义 - 它们继续使用旧的类定义。对于派生类同样如此。

版本3.4中的新功能。

详情 http://python.usyiyi.cn/translate/python_352/library/importlib.html#module-importlib