import是如果工作的

在Python中，导入是运行时发生的，第一次导入指定文件时，会执行三个步骤：

1. 搜索：找到需要导入的模块文件。
2. 编译：如果需要，编译为字节码文件。
3. 运行：执行模块中的代码，创建其中定义的对象。

注意：这三个步骤只在程序执行时，模块第一次导入的情况下才会发生。之后导入相同模块会跳过这三个步骤，只提取内存中已经加载的模块对象。

Python会把载入的模块存在sys.modules字典中，并在导入操作开始时搜索该字典。如果没有找到模块，则启动这三个步骤。如下图所示：

导入流程

1 搜索

Python的模块搜索路径是以下路径的组合：

1. 程序所在的主目录。
2. 环境变量PYTHONPATH中定义的目录（如果设置了的话）。
3. 标准库目录。
4. 任何.pth路径文件中的罗列的目录（如果存在的话）。

其中第一和第三个是自动定义的，第二和第四个可以扩展，从而包含自定义的目录。这四个目录组合就是列表sys.path中的路径。导入时，Python会从左到右搜索该列表中的每一个目录。

通过在脚本中修改sys.path，可以在脚本存在期间改变模块搜索路径。而PYTHONPATH和.pth文件提供了持久修改搜索路径的方法。

注意：如果不同目录中有同名的模块，Python总是加载sys.path中最先出现的模块。如果同一个目录下有同名，但后缀不同的模块文件（例如a.py和a.so），此时加载顺序是不固定的。

1.1 主目录

Python首先会在主目录中搜索导入的模块。运行一个程序时，主目录是程序顶层脚本文件所在的目录；交互模式下，主目录是当前工作的目录。

Python总是先搜索主目录，所以它会覆盖其它路径中的同名模块。小心不要以这种方式意外地隐藏库模块。

1.2 PYTHONPATH目录

如果设置了PYTHONPATH环境变量，Python接着会从左到右搜索该环境变量中列出的所有目录。这些目录可以是用户自定义的，或者平台特定的目录。

如果所有模块文件都在主目录下，则用户不用操作该环境变量。当导入的模块跨目录时，则需要用户手动设置该环境变量。

1.3 标准库目录

之后，Python会自动搜索标准库模块所在的目录。这些目录一定会被搜索，因此不需要添加到PYTHONPATH，或者下一节介绍的.pth文件中。

1.4 .pth文件目录

最后，Python会搜索适当目录中后缀名为.pth文本文件，当其中每一行所列的目录存在时，会把目录从头到尾添加到模块搜索路径的最后。它提供了一种PYTHONPATH的代替方案。

路径文件在第三方库中经常使用，通常会在site-packages目录安装一个.pth文件，从而不需要用户设置第三方库需要的路径。

2 编译

遍历模块搜索路径，并找到符合import语句的源文件后，如果需要，Python会将其编译为字节码文件（.pyc文件）。

Python会检查该源文件的时间戳，如果字节码文件比源文件旧，则会在导入时重新生成字节码文件。如果字节码文件不比源文件旧，则会跳过编译步骤。

如果搜索路径上只有字节码文件，没有源文件，Python会直接加载字节码文件。因此，程序发布时，可以只发布字节码文件。

注意：当模块导入时，会进行编译。因此，通常不会看见顶层脚本文件的字节码文件，除非该文件被其它模块导入：只有被导入的文件才会在机器上留下字节码文件。顶层脚本文件的字节码在内部使用后就被丢弃了。

3 运行

导入操作的最后一个步骤是执行该模块的字节码。文件中所有语句会从头到尾依次执行，其中所有对变量名的赋值运算，都会成为模块的属性。例如，def语句会创建函数，并将这些函数赋值给模块内的属性。

参考资料：

• Python学习手册（第四版）