模塊間相互獨立相互引用是任何一種編程語言的基礎能力。對於“模塊”這個詞在各種編程語言中或許是不同的，但我們可以簡單認為一個程序文件是一個模塊，文件裡包含了類或者方法的定義。對於編譯型的語言，比如C#中的一個.cs文件，Java中的一個.java或者編譯後的.class文件可以認為是一個模塊（但常常不表述為模塊）；對於解釋型的語言會更加直觀些，比如PHP的.php文件，在Python中就是.py文件可以認為是一個模塊。在“模塊”之上有“包”，主要是為了方便組織和管理模塊。比如C#中編譯後的.dll文件（但常常不表述為包Package，而是庫Library），Java將.class打包後的.jar文件，PHP的.phar文件（模仿Java包），在Python中一個特殊定義的文件夾是一個包，可以打包為egg文件。但對於解釋型語言“包”並沒有編譯成低級語言而後打包的意思，只是更加方便模塊化和管理模塊間的依賴。每種編程語言對於模塊和包管理都有一定的約定，不了解這些約定，那會給學習這種語言的帶來障礙。下面我想來梳理一下Python的這些約定。
一、Python查找模塊的路徑
運行Python應用或引用Python模塊，Python解釋器要有一個查找的過程。可以通過設置一個環境變量PYTHONPATH為Python增加一個搜索路徑，以方便查找到相關Python模塊（不同的操作系統環境變量的設置稍有不同，默認以下都是WIndows環境），這與眾多應用程序需要設置一個系統環境變量的道理是一樣的。在命令行中可以通過以下命令設置：
C:\Users\Administrator>set PYTHONPATH=E:/Project/Python/ModuleAndPackage/
進入Python環境後可以，通過Python的sys.path屬性獲得當前搜索路徑的配置，可以看到之前我們設置的路徑已經在當前搜索路徑中了。
C:\Users\Administrator>python
Python 2.7.11 (v2.7.11:6d1b6a68f775, Dec 5 2015, 20:32:19) [MSC v.1500 32 bit (Intel)] on win32
Type "help", "copyright", "credits" or "license" for more information.
>>> import sys
>>> sys.path
['', 'E:\\Project\\Python\\ModuleAndPackage', 'C:\\Windows\\system32\\python27.zip', 'C:\\Python\\DLLs', 'C:\\Python\\lib', 'C:\\Python\\lib\\plat-win', 'C:\\Python\\lib\\lib-tk', 'C:\\Python', 'C:\\Python\\lib\\site-packages']
>>>
也可以通過sys模塊的append方法在Python環境中增加搜索路徑。
>>> sys.path.append("E:\\Project\\Python\\ModuleAndPackage2")
>>> sys.path
['', 'E:\\Project\\Python\\ModuleAndPackage', 'C:\\Windows\\system32\\python27.zip', 'C:\\Python\\DLLs', 'C:\\Python\\lib', 'C:\\Python\\lib\\plat-win', 'C:\\Python\\lib\\lib-tk', 'C:\\Python', 'C:\\Python\\lib\\site-packages', 'E:\\Project\\Python\\ModuleAndPackage2']
>>>
二、Python中的模塊和包
前面已經提到每個.py文件都是可以認為是一個Python模塊，.py文件中可以包含類、方法、變量和常量（Python還沒有嚴格意義上的常量，只是約定大寫的變量作為常量），文件內也可以直接寫所有的邏輯語句並在加載時從上之下直接執行，這與其他解釋型語言是類似的。例如我們選擇在文件夾ModuleAndPackage中創建一個文本文件person.py文件即創建了一個簡單的Python模塊，其內容如下：
# -*- coding: utf-8 -*-
ID = 1
name = "This person"
print name
def say(something):
print name,'says', something
那麼接下來我們就可以在Python環境中執行person.py。我們可以直接像執行一個批處理文件那樣執行person.py，在cmd命令行輸入：
Python E:/Project/Python/ModuleAndPackage/person.py
本質上任何一個Python應用的入口模塊都是這樣被執行的（像C#和Java中的main函數），但是引用一個模塊，就要建立運行它的上下文環境。我們先設置一個環境變量PYTHONPATH，以便Python解釋器找到person.py模塊，然後import person模塊，即可訪問其中的方法或變量。
C:\Users\Administrator>python
Python 2.7.11 (v2.7.11:6d1b6a68f775, Dec 5 2015, 20:32:19) [MSC v.1500 32 bit (
Intel)] on win32
Type "help", "copyright", "credits" or "license" for more information.
>>> import person
This person
>>> person.say("hello")
This person says hello
>>> print person.name
This person
>>>
Python需要去某些固定的路徑下去查找Python模塊，上面我們設置在ModuleAndPackage中查找。但是這些路徑下也是有目錄層次的，Python是如何查找子目錄中的模塊呢？特別是引用第三方包時，我們也需要知道一定的層次關系。實際上，Python通過目錄和文件構建包結構，並且包是層層嵌套的，和目錄層層嵌套是一樣的，這樣就構成了包內的訪問路徑（或者命名空間，也可以說Python應用的命名空間與其目錄和文件結構是對應了，似乎缺少了一些靈活，但也更簡單）。例如我們在ModuleAndPackage文件夾下，創建一個文件夾animal，裡面創建一個文本文件pet.py，其內容如下：
# -*- coding: utf-8 -*-
ID = 2
name = "This pet"
print name
def run(somewhere):
print name,'runs', somewhere
那麼如何引用pet.py這個模塊呢？按照Python的約定，需要在animal文件夾中創建名為__init__.py的空文本文件，以標識animal文件夾是一個包。倘若animal文件夾內還有文件夾作為包，也必須包含__init__.py文件。這樣就層層標識了訪問的路徑。
>>> import animal.pet
This pet
>>> print animal.pet.name
This pet
>>> animal.pet.run("everywhere")
This pet runs everywhere
>>>
或者使用from關鍵字直接導入模塊內的屬性或方法：
>>> from animal.pet import name,run
>>> print name
This pet
>>> run("everywhere")
This pet runs everywhere
>>>
三、Python模塊間引用
簡答來說，只要Python模塊在其執行環境配置的搜索路徑中，並且其所在位置是包結構的一部分，那麼我們就可以引用該模塊。上文已經提供了模塊引用的基本示例。只不過模塊間引用時import語句是寫在模塊文件中，我們修改person.py模塊的代碼。
1、from、import和as
# -*- coding: utf-8 -*-
ID = 1
name = "This person"
print name
def say(something):
print name,'says', something
from animal.pet import name as pet_name, run as pet_run
def have():
print name,'has', pet_name
import語句可以寫在文檔中的任何位置，甚至if語句中，以便更好的控制模塊引用。還可以通過as語句，使用另一個變量名進行引用，以避免變量名沖突。
>>> import person
This person
This pet
>>> print person.name
This person
>>> print person.pet_name
This pet
>>> person.have()
This person has This pet
>>>
2、*通配符
上面的import代碼明確了引用的變量名，但如果想引用模塊中所有變量可以使用*通配符，將上面的import語句改寫如下：
from animal.pet import *
但這樣有可能造成變量名沖突，如下name變量發生沖突，覆蓋了person自己的name變量的值：
>>> import person
This person
This pet
>>> print person.name
This pet
但如果想用*通配符，又不想引用模塊中的所有變量，可以在模塊中用變量__all__進行限制，修改pet.py，限制只引用ID和run兩個變量名。
# -*- coding: utf-8 -*-
__all__ = ['ID','run']
ID = 2
name = "This pet"
print name
def run(somewhere):
print name,'runs', somewhere
因為沒有引用pet模塊中的name變量，person的name變量值沒有改變，run卻可以調用了。
>>> import person
This person
This pet
>>> print person.name
This person
>>> person.run("nowhere")
This pet runs nowhere
>>>
3、引用包
上面都是引用具體的animal.pet模塊，但是這對於一個相對獨立且擁有眾多的模塊的包來說就顯得麻煩了，可以直接import animal嗎？答案是肯定的，但是Python不像C#引用dll或者java引用jar那樣，引用後包內的模塊就可以通過命名空間直接訪問了（在訪問控制許可下）。默認情況下Python還是需要導入包內的具體模塊的，但有個變通的辦法，就是使用包中__init__.py文件，提前准備包內需要被引用的各個模塊中的變量，類似於向外部引用者暴露包內接口。__init__.py文件代碼是在包或者包內模塊被引用時執行的，因而可以在其中做一些初始化的工作。修改animal文件夾中__init__.py文件如下，其中模塊可以使用絕對路徑和相對路徑，相對路徑中一個句點.代表同級目錄，兩個句點..代表父目錄。
print "__init__"
from pet import name as pet_name, run as pet_run
#from animal.pet import name as pet_name, run as pet_run
#from .pet import name as pet_name, run as pet_run
修改person.py，直接引用anmial包：
# -*- coding: utf-8 -*-
ID = 1
name = "This person"
print name
def say(something):
print name,'says', something
import animal
def have():
print name,'has', pet_name
在Python環境中引用person模塊，person引用animal，並自動執行__init__的代碼加載相關變量，通過dir方法可以查看模塊中的變量，其中兩個下劃線開始的變量每個模塊都有，這些變量具有特殊的作用，是Python預定義的。
>>> import person
This person
__init__
This pet
>>> dir(person)
['ID', '__builtins__', '__doc__', '__file__', '__name__', '__package__', 'have',
'name', 'pet', 'pet_name', 'pet_run', 'say']
>>> print person.pet_name
This pet
>>> person.pet_run("nowhere")
This pet runs nowhere
>>>
