Python的import vs from ... import

文章作者：Tyan
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0. 测试环境

Python 3.6.9

1. 引言

Python代码中，既可以导入模块，也可以导入模块中的对象，导入方式主要分为两种：import <module_name>和from <module_name> import <name(s)>。本文主要对二者进行比较。为了之后测试，定义了一个module模块，module.py文件定义如下：

a = [1, 2, 3]
b = 'abc'

class Test():
    def __init__(self):
        self.desc = 'Test'

    def print_desc(self):
        print(self.desc)

2. 两种方式对比

2.1 import

Python模块导入的命令之一是import <module_name>，执行了import <module_name>命令之后，Python的运行过程如下：

首先在sys.modules中查找module_name，sys.modules中包含所有之前导入模块的缓存。
如果在模块缓存中没找到module_name，Python会继续查找内置模块列表，这些是Python预先安装的模块，可以在Python标准库中找到。
如果还没找到，Python会在sys.path定义的目录列表中查找。这个列表中通常包含当前目录，会首先查找当前目录。
如果找到了module_name，会将其绑定到局部命名空间中，后面可以使用。如果没找到，则会抛出ModuleNotFoundError。

注：导入模块之后，可以通过模块的__file__属性来获取模块所在的目录，其是sys.path中的目录之一。sys.path[0]为空，表示当前目录。示例如下：

>>> import module
>>> module.__file__
'/workspace/heatmap/module.py'
>>> import re
>>> re.__file__
'/usr/lib/python3.6/re.py'
>>> sys.path
['', '/usr/lib/python36.zip', '/usr/lib/python3.6', '/usr/lib/python3.6/lib-dynload', '/usr/local/lib/python3.6/dist-packages', '/usr/local/lib/python3.6/dist-packages/warpctc_pytorch-0.1-py3.6-linux-x86_64.egg', '/usr/lib/python3/dist-packages']
>>> import os
>>> os.getcwd()
'/workspace/heatmap'
>>> import mod
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in <module>
ModuleNotFoundError: No module named 'mod'

import <module_name>导入模块之后，并不可以直接访问模块中的内容，每个模块都有自己的私有符号表，其是模块中定义的所有对象的全局符号表，模块创建了一个单独的命名空间。执行import <module_name>之后，<module_name>放到了调用者的局部符号表里，但模块中定义的对象仍在模块的私有符号表里。访问模块中定义的对象需要使用.符号。示例如下：

>>> import module
>>> module
<module 'module' from '/workspace/heatmap/module.py'>
>>> a
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in <module>
NameError: name 'a' is not defined
>>> b
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in <module>
NameError: name 'b' is not defined
>>> module.a
[1, 2, 3]
>>> module.b
'abc'

import导入模块时，有时候模块的名字非常长，每次访问模块的内容都很不方便，因此可以使用import ... as ...的方式为模块重命名，便于使用，示例代码如下：

>>> import module as mod
>>> module
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in <module>
NameError: name 'module' is not defined
>>> mod
<module 'module' from '/workspace/heatmap/module.py'>
>>> module.a
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in <module>
NameError: name 'module' is not defined
>>> mod.a
[1, 2, 3]

2.2 from import

from <module_name> import <name(s)>命令可以直接导入模块中的对象，命令执行之后，模块中的对象被引用到调用者的环境中，可以直接对其访问，而不需要添加模块前缀。这是方式的导入会将模块中的对象直接添加到调用者的符合表里，并会覆盖调用者符号表里的同名对象。

>>> a = [1, 2]
>>> a
[1, 2]
>>> from module import a
>>> a
[1, 2, 3]
>>> from module import abc
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in <module>
ImportError: cannot import name 'abc'
>>> from module import b
>>> b
'abc'
>>> module
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in <module>
NameError: name 'module' is not defined
>>> from module import Test
>>> t = Test()
>>> t.print_desc()
Test

针对导入对象名称较长问题，也可以使用from ... import ... as ...对导入的对象进行重命名，这种方式也可以用来解决导入对象带来的名称冲突。

2.3 from import *

from <module_name> import *命令可以无差别导入模块中的大部分对象（下划线开头的部分除外），风险较高且代码阅读不直观，因此这里不对其进行详细介绍，也不推荐这种使用方式。

2.4 dir()

Python内置函数dir()会返回命名空间定义的名称列表，通过dir()函数可以查看导入声明前后局部符号表的变化情况，也可以用来查看模块中定义的对象，示例如下：

>>> dir()
['__annotations__', '__builtins__', '__doc__', '__loader__', '__name__', '__package__', '__spec__']
>>> a = [1, 2]
>>> dir()
['__annotations__', '__builtins__', '__doc__', '__loader__', '__name__', '__package__', '__spec__', 'a']
>>> from module import b
>>> dir()
['__annotations__', '__builtins__', '__doc__', '__loader__', '__name__', '__package__', '__spec__', 'a', 'b']
>>> dir()
['__annotations__', '__builtins__', '__doc__', '__loader__', '__name__', '__package__', '__spec__', 'a', 'b', 'module']
>>> from module import Test as t
>>> dir()
['__annotations__', '__builtins__', '__doc__', '__loader__', '__name__', '__package__', '__spec__', 'a', 'b', 'module', 't']
>>> dir(module)
['Test', '__builtins__', '__cached__', '__doc__', '__file__', '__loader__', '__name__', '__package__', '__spec__', 'a', 'b']
>>> dir(module.Test)
['__class__', '__delattr__', '__dict__', '__dir__', '__doc__', '__eq__', '__format__', '__ge__', '__getattribute__', '__gt__', '__hash__', '__init__', '__init_subclass__', '__le__', '__lt__', '__module__', '__ne__', '__new__', '__reduce__', '__reduce_ex__', '__repr__', '__setattr__', '__sizeof__', '__str__', '__subclasshook__', '__weakref__', 'print_desc']