import 导入

模块是 Python 组织代码的基本单元。一个 .py 文件就是一个模块，模块名就是文件名（不含 .py 后缀）。import 语句让当前程序可以使用其他模块中定义的函数、类和变量。

基本导入

import math

print math.pi           # 3.14159265359
print math.sqrt(16)    # 4.0

import math 导入整个 math 模块。使用时必须通过 math.name 访问模块中的内容。这种写法清晰明了：读者一眼就能看出 pi 和 sqrt 来自 math 模块。

从模块导入指定名称

from math import pi, sqrt

print pi                # 3.14159265359
print sqrt(16)          # 4.0

from math import pi, sqrt 只导入 pi 和 sqrt 两个名字，可以直接使用，无需前缀。适合频繁使用的名称，但牺牲了可读性——读者可能不知道 sqrt 来自哪里。

导入所有公开名称

from math import *

print pi
print sqrt(16)
print sin(0)

from module import * 导入模块中所有不以下划线开头的名称。这种写法方便但危险：

from os import *        # 导入了 os.open
from math import *      # 没有 open

open("file.txt")        # 用的是 os.open 还是内置 open？

os.open 和内置 open 参数完全不同，混用会导致难以调试的 bug。PEP 8 明确反对 import *，除非在交互式解释器中快速试验。

别名导入

import numpy as np
from math import pi as PI

print np.array([1, 2, 3])
print PI

as 给导入的模块或名称起别名。这在以下场景很有用：

  • 模块名太长（numpy → np）
  • 避免名称冲突（math.pi → PI）
  • 统一接口（不同平台导入不同实现，但用相同别名）

导入的执行过程

import 第一次导入模块时，会执行模块文件的全部代码：

# mymodule.py
print "Loading mymodule"

def hello():
    print "Hello from mymodule"

# main.py
import mymodule     # 输出：Loading mymodule
import mymodule     # 无输出，已缓存

第二次 import mymodule 不会重新执行，而是从 sys.modules 缓存中直接获取已加载的模块对象。如果需要重新加载（如调试时修改了模块文件），用 reload()：

import mymodule
reload(mymodule)    # 重新执行模块代码

⚠️ reload() 是 Python 2 的内置函数，Python 3 中移到了 importlib 模块。

导入的搜索路径

Python 按以下顺序查找模块：

  1. 当前目录
  2. PYTHONPATH 环境变量中的目录
  3. 标准库目录
  4. 第三方包目录（site-packages）
import sys
print sys.path        # 查看搜索路径列表

sys.path 是一个列表，可以在运行时修改：

import sys
sys.path.insert(0, "/path/to/my/modules")
import mymodule

循环导入

两个模块互相导入会形成循环导入，可能导致问题：

# a.py
import b

def func_a():
    b.func_b()

# b.py
import a

def func_b():
    print "func_b"

当 a.py 被导入时，它开始执行 import b，b.py 开始执行 import a。此时 a 模块尚未完全初始化，b 中访问 a 的内容可能得到不完整的模块对象。

解决方法：

  1. 重构代码，消除循环依赖
  2. 把导入语句放到函数内部，延迟导入
  3. 合并两个模块
# b.py —— 延迟导入
def func_b():
    import a          # 在函数内部导入
    a.func_a()

导入的命名空间

import 语句在当前命名空间中创建名称：

import math           # 创建名称 "math"，指向 math 模块
from math import pi   # 创建名称 "pi"，指向 math.pi

导入的名称可以像普通变量一样使用：

import math
alias = math          # alias 也指向 math 模块
print alias.pi        # 3.14159265359

del math              # 删除名称 "math"，但模块仍在内存中
print alias.pi        # 仍然可以访问