Python模块加载机制与重载详解

无论是使用import语句还是from mmmm import *的方式导入模块，当程序运行结束后，回头查看存储mmmm.py文件的目录，会发现多出了一个文件。

$ ls mmm*
mmmm.py mmmm.pyc

在该目录下，除了原有的mmmm.py文件外，还多生成了一个mmmm.pyc文件。这个文件并非手动编写，而是由import导入过程自动生成的。

接下来分析import的工作流程。

执行import mmmm时，Python并非简单地将mmmm.py文件装载到当前作用域，而是首先执行一次运算。首次导入mmmm.py时，Python会先对其进行编译，生成扩展名为.pyc的同名文件，随后才执行mmmm模块的代码并创建相应对象。这就像把大象装进冰箱，需要执行三个步骤：

• 第一步是搜索。Python需要定位并找到被import的模块文件，具体查找方式将在下文详述。
• 第二步是编译。找到模块文件后，Python将其编译为字节码，即生成.pyc文件（关于字节码的详细介绍请继续阅读）。需要注意的是，并非每次都会编译，仅在首次运行时进行编译。如果mmmm.py文件发生修改，Python会将其视为新文件并重新编译。具体机制是.pyc文件中包含时间戳，Python会自动检查该时间戳：若.pyc文件的时间戳比同名的.py源文件旧，则重新编译；否则跳过编译步骤。此外，如果系统中仅存在字节码文件.pyc而找不到同名的.py源文件，Python将直接运行该字节码文件。
• 第三步是运行。执行前面已编译好的模块字节码文件，这是顺理成章的执行过程。

下面详细介绍模块搜索机制。

通常情况下，Python会自动完成模块搜索过程。但在某些特定场景下，可能需要程序员手动设定搜索路径。当执行import导入模块时，Python会按照以下顺序查找目标模块文件：

1. 首先是程序的主目录。在前一讲中，若在codes目录下运行交互模式，此时主目录即为codes。当在该交互模式中执行import mmmm时，Python会首先在codes目录中搜索相应文件（找到.py文件后编译为.pyc）。在后续网页编程场景中，主目录可通过顶层配置文件进行设置。
2. 其次是PYTHONPATH目录。这是一个通过环境变量设置的目录，若未设置该环境变量，则忽略此步骤。关于如何设置环境变量，建议通过搜索引擎查询具体方法。
3. 第三是标准库目录。这是随Python安装过程自动部署到计算机中的目录。
4. 最后是.pth文件的内容。若存在此类文件，Python会在其中进行最后搜索。这是一种简便方法，通过在.pth文件中添加有效目录路径，可将其纳入搜索范围。下图展示了本人计算机上存放.pth文件的位置以及其中包含的.pth文件内容。

用户也可以自行编写.pth文件，在其中指定搜索目录并保存至相应位置。例如，打开目录中的easy-install.pth文件，可以看到其具体内容如下。

模块搜索即为此过程。此处建议初学者仅了解原理即可，无需急于进行手动设置，因为在多数情况下Python均可自动完成搜索。特别是对于初学者，建议暂勿轻易修改相关配置。

接下来讨论模块重载机制。

以mmmm模块为例进行说明。

在一个Shell环境中启动Python，并执行以下操作：

>>> import mmmm
>>> mmmm.web
'https://hiekay.github.io'

随后，打开另一个Shell环境，编辑mmmm.py文件，对web变量的值进行适当修改：

#!/usr/bin/env python
#coding:utf-8
web = "https://hiekay.github.io, I am writing a python book on line. "
def my_name(name):
  print name
class pythoner:
  def __init__(self,lang):
    self.lang = lang
  def programmer(self):
    print "python programmer language is: ",self.lang

保存修改后，切换回之前导入了模块的交互模式：

>>> mmmm.web
'https://hiekay.github.io'

此时输出结果与修改前一致，没有任何变化。这是为什么呢？

原因在于，当导入模块时，Python仅在第一次导入时加载并执行模块代码，后续再次导入不会重新加载或执行。因此，即使模块代码已修改，当前执行的仍是修改前的版本。

如何实现代码修改后执行新版本呢？一种方式是退出当前交互模式，重新进入并再次执行import mmmm。这种方法较为繁琐。Python提供了另一个函数——reload函数，用于实现模块的重新加载（简称重载），重载后模块代码将重新执行。具体操作如下：

>>> reload(mmmm)
<module 'mmmm' from 'mmmm.py'>
>>> mmmm.web
'https://hiekay.github.io, I am writing a python book on line. '

执行后，即可显示修改后的内容。

特别提醒注意以下事项：

• reload是Python的内置函数。
• 调用格式为reload(module)，其中module参数必须是一个已存在的模块对象，而非模块名的字符串变量。

总结。

以上就是本文的全部内容，希望本文的内容对大家的学习或工作具有一定的参考借鉴价值，感谢支持。如需了解更多相关内容，请查看相关链接。