一、前言
本文基于开源项目：
github.com/pwwang/pyth…
补充扩展讲解，希望能够让读者一文搞懂 Python 的 import 机制。
1.1 什么是 import 机制？
通常来讲，在一段 Python 代码中去执行引用另一个模块中的代码，就需要使用 Python 的 import 机制。import 语句是触发 import 机制最常用的手段，但并不是唯一手段。
importlib.import_module 和 __import__ 函数也可以用来引入其他模块的代码。
1.2 import 是如何执行的？
import 语句会执行两步操作：
- 搜索需要引入的模块
- 将模块的名字做为变量绑定到局部变量中
搜索步骤实际上是通过 __import__ 函数完成的，而其返回值则会作为变量被绑定到局部变量中。下面我们会详细聊到 __import__ 函数是如果运作的。
二、import 机制概览
下图是 import 机制的概览图。不难看出，当 import 机制被触发时，Python 首先会去 sys.modules 中查找该模块是否已经被引入过，如果该模块已经被引入了，就直接调用它，否则再进行下一步。这里 sys.modules 可以看做是一个缓存容器。值得注意的是，如果 sys.modules 中对应的值是 None 那么就会抛出一个 ModuleNotFoundError 异常。下面是一个简单的实验：
In [1]: import sys In [2]: sys.modules['os'] = None In [3]: import os --------------------------------------------------------------------------- ModuleNotFoundError Traceback (most recent call last) <ipython-input-3-543d7f3a58ae> in <module> ----> 1 import os ModuleNotFoundError: import of os halted; None in sys.modules
如果在 sys.modules 找到了对应的 module，并且这个 import 是由 import 语句触发的，那么下一步将对把对应的变量绑定到局部变量中。
如果没有发现任何缓存，那么系统将进行一个全新的 import 过程。在这个过程中 Python 将遍历 sys.meta_path 来寻找是否有符合条件的元路径查找器（meta path finder）。sys.meta_path 是一个存放元路径查找器的列表。它有三个默认的查找器：
- 内置模块查找器
- 冻结模块（frozen module）查找器
- 基于路径的模块查找器。
In [1]: import sys In [2]: sys.meta_path Out[2]: [_frozen_importlib.BuiltinImporter, _frozen_importlib.FrozenImporter, _frozen_importlib_external.PathFinder]
查找器的 find_spec 方法决定了该查找器是否能处理要引入的模块并返回一个 ModeuleSpec 对象，这个对象包含了用来加载这个模块的相关信息。如果没有合适的 ModuleSpec 对象返回，那么系统将查看 sys.meta_path 的下一个元路径查找器。如果遍历 sys.meta_path 都没有找到合适的元路径查找器，将抛出 ModuleNotFoundError。引入一个不存在的模块就会发生这种情况，因为 sys.meta_path 中所有的查找器都无法处理这种情况：
In [1]: import nosuchmodule -----<i>本文来源gaodai$ma#com搞$代*码网2</i>---------------------------------------------------------------------- ModuleNotFoundError Traceback (most recent call last) <ipython-input-1-40c387f4d718> in <module> ----> 1 import nosuchmodule ModuleNotFoundError: No module named 'nosuchmodule'
但是，如果这个手动添加一个可以处理这个模块的查找器，那么它也是可以被引入的：
In [1]: import sys
...:
...: from importlib.abc import MetaPathFinder
...: from importlib.machinery import ModuleSpec
...:
...: class NoSuchModuleFinder(MetaPathFinder):
...: def find_spec(self, fullname, path, target=None):
...: return ModuleSpec('nosuchmodule', None)
...:
...: # don't do this in your script
...: sys.meta_path = [NoSuchModuleFinder()]
...:
...: import nosuchmodule
---------------------------------------------------------------------------
ImportError Traceback (most recent call last)
<ipython-input-6-b7cbf7e60adc> in <module>
11 sys.meta_path = [NoSuchModuleFinder()]
12
---> 13 import nosuchmodule
ImportError: missing loader
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