如何在python项目中使用import导入自编模块

背景是在python项目中导入模块时碰到的问题，当需要导入的模块是位于项目的不同层级的时候，导入文件就变成了一个非常麻烦的事情。

下面举一个例子

. # 当前工作目录
├── DB 
│   ├── MySQLClient.py
│   └── RedisClient.py
└── Uti
│    └── LogHandler.py
├── Email
│      └── SendEmail.py  # 本文件
│      └── Email_setting.py  # 待导入文件

DB 和 Util 是我们经常使用到的模块，若是我们的工作目录位于项目文件的第一层的话，当我们导入 Email_setting.py 的时候，我们应该是

from DB.MySQLClient import MySQLClass
from Util.LogHandler import LogHandler
from Email_setting import *  # 这是错误的例子
from Email.Email_setting import *

下面我们讨论一下如何在python中导入模块

{% blockquote %}

参考自: Python 101: All about imports

{% endblockquote %}

导入 Python 模块的各种姿势

• Regular imports
• Using from
• Relative imports
• Optional imports
• Local imports
• import Pitfalls

常规导入

我们最常见的导入方式是 import module ，我们一般用来导入 官方库 和 第三方库 。

import math # 官方库
from bs4 import Beautfiul # 第三方库
import pandas as pd 

以上两个来源的库用起来比较省心，因为它们的目录已经加入了环境变量中了

# 查看环境变量的方式
>>> import sys
>>> sys.path
['', '/Users/ppsteven/anaconda3/lib/python37.zip', '/Users/ppsteven/anaconda3/lib/python3.7', '/Users/ppsteven/anaconda3/lib/python3.7/lib-dynload', '/Users/ppsteven/anaconda3/lib/python3.7/site-packages', '/Users/ppsteven/anaconda3/lib/python3.7/site-packages/aeosa', '/Users/ppsteven/anaconda3/lib/python3.7/site-packages/xgboost-1.0.0_SNAPSHOT-py3.7.egg']

从模块导入

from functools import lru_cache
lru_cache(*args)

同样，你也可以导入该模块中的所有函数和变量，只是这种导入方式是不被推荐的

from os import *

官方建议我们，需要对 import 的函数，要显式的写出，但是当函数过多的时候，我们可能写成多行的形式

from os import path, walk, unlink
from os import uname, remove

为了能用一个 import 实现，我们可以利用 括号 帮助，或者 \

from os import (path, walk, unlink, uname, 
                remove, rename)
from os import path, walk, unlink, uname, \
                remove, rename

相对导入

当使用的是绝对路径时，容易出现的问题是，在大型的项目中，当你改变包结构的时候，你需要对你的代码进行大幅度的修改。

另外，如果没有相对路径，那么包内的模块无法轻松导入自身。

一些例子

from .foo import bar
from ...foo import bar

这两种形式有两种不同的建议语义。一种语义是使每个点代表一个级别。但是数需要多少个点也是一件麻烦事。

另一种选择是只允许一个相对导入级别，这样的话又会制约模块的功能。

最后的选择是定义一种算法，用于查找相关的模块和软件包。 这里的反对意见是“明确胜于隐含”。 （建议的算法是“从当前程序包目录中搜索，直到最终的父程序包被命中为止。”）

只导入兄弟模块

一种建议是，只导入 兄弟 模块。换言之，对于更高层级的模块，使用绝对路径

from .spam import eggs
import .spam.eggs

使用索引父节点

from -2.spam import eggs # 高层级
from .spam import eggs # 本地

把代码组织成很多分层模块的包

使用一个 leading dot 作为相对路径，两个或以上代表父目录。

这里我们把整个项目作为一个包来看待，需要对每一层写一个 __init__.py 文件 这里，我们整个项目可以看成 package 包，和 subpackage1 和 subpackage2 两个子包。

实现的方法很简单，就是确保在每一层目录上添加一个 __init__.py 文件

下面是我们的目录结构

package/
    __init__.py
    subpackage1/
        __init__.py
        moduleX.py  # 当前文件
        moduleY.py
    subpackage2/
        __init__.py # 当前文件
        moduleZ.py 
    moduleA.py

假设 moduleX.py 和 __init__.py 是我们的当前文件，那么正确的导入的做法是

from .moduleY import spam
from .moduleY import spam as ham
from . import moduleY
from ..subpackage1 import moduleY
from ..subpackage2.moduleZ import eggs
from ..moduleA import foo
from ...package import bar
from ...sys import path

{% blockquote %}

相对路径必须使用 from <> import

绝对路径使用 import <>

{% endblockquote %}

# my_package/__init__.py
from . import subpackage1
from . import subpackage2

# my_package/subpackage1/__init__.py
from . import module_x
from . import module_y

# my_package/subpackage1/module_x.py
from .module_y import spam as ham
 
def main():
    ham()
# my_package/subpackage1/module_y.py
def spam():
    print('spam ' * 3)

我们切换到 my_package 上一层的目录，运行下面代码是正常的。

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

可选导入

可选导入用的情况比较少，一般是用在需要导入一个模块，但是这个模块并不一定存在的情况。比如我们使用的python 版本不一致的时候，需要导入的模块也会有所不同，这样的写法能加强模块的健壮性=

github2

下面是一段来自 github2 的例子

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

下面是一段来自 lxml package 的例子

try:
    from urlparse import urljoin
    from urllib2 import urlopen
except ImportError:
    # Python 3
    from urllib.parse import urljoin
    from urllib.request import urlopen

本地导入

导入的模块分为 local scope 和 global scope 空间。当你在 python script 的头部导入的时候，作用在全局域。当在函数中导入的时候是本地域。

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):
    # 这里直接使用 math 会报错的
    return math.pow(base_num, power)
 
if __name__ == '__main__':
    print(square_root(49))
    print(my_pow(2, 3))

导入的注意事项

容易犯错误的主要有两点

• 循环导入
• Shadowed imports

循环导入

简言之，就是模块相互导入

# a.py
import b
 
def a_test():
    print("in a_test")
    b.b_test()
 
a_test()

我们在相同的文件夹下，创建一个文件 b.py

import a
 
def b_test():
    print('In test_b"')
    a.a_test()
 
b_test()

如果是你运行这些模块的话，你将会获得 AttributeError 报错。虽然有一些旁门左道的变通方法可以解决，但是还是建议重构代码。

覆盖导入(Shadowed imports)

覆盖导入是指导入一个和官方库起名一样的模块，会报错。

主要的原因是，python 会首先搜索本地文件夹下的模块，其次是搜索其他路径。

import math
 
def square_root(number):
    return math.sqrt(number)
 
square_root(72)

参考资料

Python 101: All about imports