Python 模組元路徑尋找器介紹

閱讀 5:45·字數 1729·發佈 2023-12-30

先決條件

閱讀本節的先決條件是對 Python 模組尋找器有所掌握，你可以檢視Python 模組尋找器介紹一節來了解相關資訊。

Python 模組元路徑尋找器

Python 模組元路徑尋找器（Module Meta Path Finder）預設可以完成以下幾項工作，尋找內建模組，尋找凍結模組，尋找基於路徑的模組。

事實上，元路徑尋找器是真正意義上的模組尋找器，在尋找定位模組的過程中，所有元路徑尋找器被依次調，當某個元路徑尋找器找到模組時，將傳回一個描述該模組的物件（整個尋找過程結束），否則，將傳回None。當所有元路徑尋找器均傳回None時，說明模組無法被定位，這將引發例外狀況ModuleNotFoundError。

檢視 Python 模組元路徑尋找器

元路徑尋找器儲存在sys模組的meta_path變數中，你可以在互動模式中，輸入import sys和sys.meta_path兩行程式碼，來檢視目前的元路徑尋找器。如果是py檔案，則可以改寫sys.meta_path為print(sys.meta_path)。

import sys
sys.meta_path
[<_distutils_hack.DistutilsMetaFinder object at …>, <class '_frozen_importlib.BuiltinImporter'>, <class '_frozen_importlib.FrozenImporter'>, <class '_frozen_importlib_external.PathFinder'>]

print_meta_path.py

# 顯示元路徑尋找器
import sys
print(sys.meta_path)

尋找 Python 內建和凍結模組

元路徑尋找器 BuiltinImporter 和 FrozenImporter，分別用於尋找內建和凍結模組。當然，在 Python 啟動時，一些內建或凍結模組會自動匯入，並儲存在sys.modules中，他們再次被 BuiltinImporter 或 FrozenImporter 匯入的可能性不大，除非對應的快取被清除。

廣義上的「內建模組」可以是凍結模組

如果你將 Python 啟動後sys.modules中包含的模組稱為「內建模組」，那麽「內建模組」可以是凍結模組，基於路徑載入的模組，或真正意義上的內建（built-in）模組。比如，廣義上的「內建模組」os是一個凍結模組，廣義上的「內建模組」sys是一個真正的內建（built-in）模組。

請註意，以上這些情況可能因為 Python 版本的不同而有所變化。

模組

要了解模組快取，你可以檢視Python 模組快取一段。

在互動模式中，我們匯入模組os，使用globals()函式檢視全域資訊，發現匯入的模組os是一個凍結模組。刪除凍結模組尋找器 FrozenImporter 以及模組os在sys.modules中的快取，再次執行import os和globals()，發現模組os不再是凍結模組。這是因為 FrozenImporter 尋找器被刪除，os是通過其他尋找器被定位的。

import os
globals()
{…'os': <module 'os' (frozen)>}
import sys
sys.meta_path
[<_distutils_hack.DistutilsMetaFinder object at …>, <class '_frozen_importlib.BuiltinImporter'>, <class '_frozen_importlib.FrozenImporter'>, <class '_frozen_importlib_external.PathFinder'>]
del sys.meta_path[2]
del sys.modules['os']
import os
globals()
{…'os': <module 'os' from '…'>,…}

為何有些模組元路徑尋找器的類別名稱包含英文單字 Importer？

BuiltinImporter 和 FrozenImporter 的準確翻譯，應該是內建匯入器和凍結匯入器，但由於匯入器同時具有尋找器和載入器的功能，因此，也可以稱他們為尋找器。

尋找基於路徑的 Python 模組

元路徑尋找器 PathFinder，也被稱為基於路徑尋找器，用於尋找基於模組搜尋路徑的模組，這大概是最為常見的情況，當你希望匯入第三方或自己編寫的模組或套件時， PathFinder 將開始工作。

廣義上的「內建模組」可以是基於路徑載入的模組

通過查詢sys.modules可以發現，在「內建模組」中，有不少是通過基於路徑尋找器來定位的。

實作基於路徑尋找器的可拓展性

模組尋找器的另一分類，路徑項目尋找器，是基於路徑尋找器的具體實作，因此，可以通過編寫路徑項目尋找器，拓展基於路徑尋找器的功能。比如，定位在網路上儲存的腳本。

模組搜尋路徑

要了解模組搜尋路徑，你可以檢視Python 模組搜尋路徑介紹，模組搜尋路徑中的目錄有哪些一節。

Python 模組元路徑尋找器的優先順序

如前所述，在尋找模組時，元路徑尋找器是被依次呼叫的，如果他們在sys.meta_path中的順序被改變，那麽可能會引發意想不到的問題。

下面，我們編寫了一個自己的os模組，將命令列切換至該模組所在的目錄，然後進入 Python 互動模式，把優先順序較低的 PathFinder 尋找器放到串列sys.meta_path的首位，清除os模組的快取並重新匯入，優先順序最高的 PathFinder 將找到我們編寫的os模組。

os.py

print('我不是那個 os 模組！')

import sys
sys.meta_path
[<_distutils_hack.DistutilsMetaFinder object at …>, <class '_frozen_importlib.BuiltinImporter'>, <class '_frozen_importlib.FrozenImporter'>, <class '_frozen_importlib_external.PathFinder'>]
sys.meta_path.reverse()
del sys.modules['os']
import os
我不是那個 os 模組！

原始碼

print_meta_path.py·codebeatme/python-reference·GitHub
os.py·codebeatme/python-reference·GitHub