sys.modules 和 globals() 中的模块名称

Question

如果我导入一个模块，这个模块的名字会同时出现在 sys.modules 和 globals() 中。如果我再把它删除，它会从 globals() 中消失，但仍然保留在 sys.modules 里。为什么会这样呢？

import mymodule
'mymodule' in globals()   # True
'mymodule' in sys.modules # True
del mymodule
'mymodule' in globals()   # False
'mymodule' in sys.modules # Still True, why?

我还发现了以下的不同之处：

from mypackage import mymodule
'mypackage' in sys.modules            # True
'mymodule'  in sys.modules            # False !
'mypackage.mymodule' in sys.modules   # also True !

虽然这些答案对于 globals() 是互补的：

'mypackage' in sys.modules            # False
'mymodule'  in sys.modules            # True 
'mypackage.mymodule' in sys.modules   # False

Answer 1

因为Python会把模块缓存到 sys.modules 中，这样可以避免每次都去寻找模块（这个过程比较耗时和慢），从而提高效率。

如果需要的话，可以从 sys.modules 中删除模块，虽然使用 reload 也可能有效。

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更详细地说，当你执行 import mymodule 时，会发生一些事情。假设 mymodule 不是解释器自带的模块，以下是大致的步骤：

1. 解释器会运行一些复杂的代码来找到包含 mymodule 的文件（这个文件可能是 mymodule.py、mymodule.pyc 或 mymodule.pyd，或者是我没想到的其他文件）。它会在当前目录、sys.path 以及其他地方查找。

2. 找到的文件会被分析、解析，并在必要时编译成解释器可以理解的字节码。

3. 编译后的模块会被执行，从而生成一个模块对象。

4. 这个模块对象会被插入到 sys.modules 中。

5. 模块对象会被绑定到 import 语句中指定的本地变量。

（以上是我对 import 背后机制的粗略回忆，可能在某些重要和细微的地方不太准确。）

需要注意的是，将模块对象绑定到本地名称其实只是导入过程中的一个小部分。通过执行 del mymodule 来删除名称绑定，并不会影响导入的其他部分。

Answer 2

del 是用来删除一个名字和它所指向的内容之间的联系，它只是在特定的范围内起作用；这和模块本身没有直接关系。

sys.modules 列出了所有已经加载的模块，不管这些模块在你的程序中有没有和任何名字绑定。

Answer 3

就像其他任何Python对象一样，一个模块会一直存在，直到没有人再引用它。换句话说，sys.modules就像一个普通的字典一样，

import mymodule
lst = {mymodule.__name__: mymodule}
'mymodule' in globals()   # True
'mymodule' in lst         # True
del mymodule
'mymodule' in globals()   # False
'mymodule' in lst         # Still True

在导入模块时，Python只会查看sys.modules。如果你从sys.modules中删除一个模块，下次导入时，Python会重新加载这个模块。