開發筆記：Python中的Module

Python中的Module是比較重要的概念。常見的情況是，事先寫好一個.py檔案，在另一個檔案中需要import時，將事先寫好的.py檔案拷貝到目前的目錄，或者是在sys.path中增加事先寫好的.py檔案所在的目錄，然後import。這樣的做法，對於少數檔案是可行的，但如果程式數目很多，層級很複雜，就很吃力了。
有沒有辦法，像Java的Package一樣，將多個.py檔案組織起來，以便在外部統一調用，和在內部互相調用呢？答案是有的。

要弄明白這個問題，首先要知道，Python在執行import語句時，到底進行了什麼操作，按照Python的文檔，它執行了如下操作：
第1步，建立一個新的，空的module對象（它可能包含多個module）；
第2步，把這個module對象插入sys.module中
第3步，裝載module的代碼（如果需要，首先必須編譯）
第4步，執行新的module中對應的代碼。

在執行第3步時，首先要找到module程式所在的位置，其原理為：
如果需要匯入的module的名字是m1，則解譯器必須找到m1.py，它首先在目前的目錄尋找，然後是在環境變數PYTHONPATH中尋找。PYTHONPATH可以視為系統的PATH變數一類的東西，其中包含若干個目錄。如果PYTHONPATH沒有設定，或者找不到m1.py，則繼續搜尋與Python的安裝設定相關的預設路徑，在Unix下，通常是/usr/local/lib/python。
事實上，搜尋的順序是：當前路徑（以及從目前的目錄指定的sys.path），然後是PYTHONPATH，然後是Python的安裝設定相關的預設路徑。正因為存在這樣的順序，如果當前路徑或PYTHONPATH中存在與標準module同樣的module，則會覆蓋標準module。也就是說，如果目前的目錄下存在xml.py，那麼執行import xml時，匯入的是目前的目錄下的module，而不是系統標準的xml。

瞭解了這些，我們就可以先構建一個package，以普通module的方式匯入，就可以直接存取此package中的各個module了。

Python中的package定義很簡單，其階層與程式所在目錄的階層相同，這一點與Java類似，唯一不同的地方在於，Python中的package必須包含一個__init__.py的檔案。
例如，我們可以這樣組織一個package:

package1/
    __init__.py
    subPack1/
        __init__.py
        module_11.py
        module_12.py
        module_13.py
    subPack2/
        __init__.py
        module_21.py
        module_22.py
    ……

__init__.py可以為空白，只要它存在，就表明此目錄應被作為一個package處理。當然，__init__.py中也可以設定相應的內容，下文詳細介紹。

好了，現在我們在module_11.py中定義一個函數：

def funA():
    print "funcA in module_11"
    return

在頂層目錄（也就是package1所在的目錄，當然也參考上面的介紹，將package1放在解譯器能夠搜尋到的地方）運行Python:

>>>from package1.subPack1.module_11 import funcA
>>>funcA()
funcA in module_11

這樣，我們就按照package的層次關係，正確調用了module_11中的函數。

細心的使用者會發現，有時在import語句中會出現萬用字元*，匯入某個module中的所有元素，這是怎麼實現的呢？
答案就在__init__.py中。我們在subPack1的__init__.py檔案中寫

__all__ = ['module_13', 'module_12']

然後進入Python

>>>from package1.subPack1 import *
>>>module_11.funcA()
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in <module>
ImportError: No module named module_11

也就是說，以*匯入時，package內的module是受__init__.py限制的。

好了，最後來看看，如何在package內部互相調用。
如果希望調用同一個package中的module，則直接import即可。也就是說，在module_12.py中，可以直接使用

import module_11

如果不在同一個package中，例如我們希望在module_21.py中調用module_11.py中的FuncA，則應該這樣：

from package1.subPack1.module_11 import funcA

當然，在Python 2.5中，有更簡單的辦法：

from .. subPack1.module_11 import funcA