Python 包内的导入问题（绝对导入和相对导入）

基本概念

Python 中的包，即包含 __init__.py 文件的文件夹。

对于 Python 的包内导入，即包内模块导入包内模块，存在绝对导入和相对导入问题。

普通 Python 模块的搜索路径

1. 在当前模块所在路径中搜索导入模块

2. 在环境变量 PYTHONPATH 指定的路径列表中搜索导入模块

3. 在 sys.path 指定的路径列表中搜索导入模块

Python import 的步骤

Python 所有加载的模块信息都存放在 sys.modules 字典结构中，当 import 一个模块时，会按如下步骤来进行

1. 如果 import A，检查 sys.modules 中是否已经有 A，如果有则不加载，如果没有则为 A 创建 module 对象，并加载 A，即可以重复导入，但只加载一次。
2. 如果 from A import B，先为 A 创建 module 对象，再解析 A，从中寻找 B 并填充到 A 的 __dict__ 中。

相对导入与绝对导入

绝对导入的格式为 import A.B 或 from A import B，相对导入格式为 from .A import B 或 from ..X import Y，. 代表当前模块，.. 代表上层模块，... 代表上上层模块，依次类推。

相对导入对于包的维护优势

相对导入可以避免硬编码带来的包维护问题，例如我们改了某一层包的名称，那么其它模块对于其子包的所有绝对导入就不能用了，但是采用相对导入语句的模块，就会避免这个问题。

需要注意：存在相对导入语句的模块，是不能直接运行的。 例如，对于如下层次结构的 Digital.py 文件，

#!/usr/bin/env python
# -*- coding: utf-8 -*-
##############################################################################
# Purpose: to demo underlayer import upperlayer.
##############################################################################
#
#      \PHONE
#      │  common_util.py   -> setup()
#      │  __init__.py
#      │
#      ├─Fax
#      │      G3.py        -> bar()
#      │      __init__.py
#      │
#      ├─Mobile
#      │      Analog.py    -> foo()
#      │      Digital.py
#      │      __init__.py
#      │
#      ├─Pager
#      │      Page.py
#      │      __init__.py
#      │
#      └─Voice
#              Isdn.py
#              __init__.py
#
##############################################################################

from .Analog import foo          # ValueError: Attempted relative import in non-package
from ..common_util import setup  # ValueError: Attempted relative import in non-package
from ..Fax.G3 import bar         # ValueError: Attempted relative import in non-package

if __name__ == '__main__':

    foo()
    setup()
    bar()

如果上述代码直接运行，将导致 ValueError 异常，

ValueError: Attempted relative import in non-package

这是因为：一个模块直接运行，Python 认为这个模块就是顶层模块，不存在层次结构，所以找不到其它的相对路径。

而要正确运行，就要显式的指定路径，如下，

C:\workspace\X_python>python -m Phone.Mobile.Digital
This is foo() from Phone.Mobile.Analog
This is setup() from Phone.common_util
This is bar() from Phone.Fax.G3

当然，我们一般不会直接运行包内的某个模块，这里只是做个说明。

绝对导入对于包维护的劣势

例如，对于如下层次结构的 Digital.py 文件，

#!/usr/bin/env python
# -*- coding: utf-8 -*-
##############################################################################
# Purpose: to demo underlayer import upperlayer.
##############################################################################
#
#      \PHONE
#      │  common_util.py   -> setup()
#      │  __init__.py
#      │
#      ├─Fax
#      │      G3.py        -> bar()
#      │      __init__.py
#      │
#      ├─Mobile
#      │      Analog.py    -> foo()
#      │      Digital.py
#      │      __init__.py
#      │
#      ├─Pager
#      │      Page.py
#      │      __init__.py
#      │
#      └─Voice
#              Isdn.py
#              __init__.py
#
##############################################################################

# from .Analog import foo          # ValueError: Attempted relative import in non-package
# from ..common_util import setup  # ValueError: Attempted relative import in non-package
# from ..Fax.G3 import bar         # ValueError: Attempted relative import in non-package

from Phone.Mobile.Analog import foo
from Phone.common_util import setup
from Phone.Fax.G3 import bar

if __name__ == '__main__':

    foo()
    setup()
    bar()

上述代码可以直接运行。
但是，绝对导入的硬编码模式，如果在包中存在很多 Digital.py 类似模块，都采用了 from Phone.common_util import setup 的语句，如果有一天要更改 common_util 包（文件夹）的名字，那么会影响所有相关的代码。而采用相对导入就没有这个问题。

不过，绝对导入更清晰，如果包不是特别复杂，不是特别易变，那么还是建议采用绝对导入。(个人观点，仅供参考)

再举一个包内导入的例子，目录结构为，

#   myabc/
#   ├── abc.py
#   ├── __init__.py
#   └── xyz.py

# abc.py

def foo():
    print("This is foo from local abc module!")

# xyz.py

##########################################
#import .abc                  # invalid (due to abc is not a package, so cannot import directly)
#import . abc                 # invalid (reason as above)
##########################################

#from .abc import foo          # valid
from . abc import foo          # valid

def bar():
    print('bar - ', end='')
    foo()

外部使用 myabc 包，

>>> import myabc.xyz
>>> myabc.xyz.bar()
bar - This is foo from local abc module!
>>>
>>> from myabc import xyz
>>> xyz.bar()
bar - This is foo from local abc module!
>>>
>>>
>>> import myabc.abc
>>> myabc.abc.foo()
This is foo from local abc module!
>>>
>>> from myabc import abc
>>> abc.foo()
This is foo from local abc module!

再举个例子，

#    myfact/
#    ├── factory.py
#    ├── __init__.py
#    └── xyz.py

# factory.py
def foo():
    print("This is foo from local abc module!")

# xyz.py
####################################################################################
#from factory import foo            # Invalid!  ModuleNotFoundError: No module named 'factory'
####################################################################################

#from myfact.factory import foo      # Valid, absolute
#from .factory import foo            # Valud, relative
from . factory import foo            # Valud, relative

def bar(): 
    print('bar - ', end='') 
    foo()

外部使用 myfact 包，

>>> import myfact.xyz
>>>
>>> myfact.xyz.bar()
bar - This is foo from local abc module!

完。