Python条件下“模块对象没有属性”错误与个人包区别于循环导入问题

Question

我在使用自己创建的包结构时，遇到了“模块对象没有这个属性...”的错误。这个错误让我想起了循环导入的问题（比如模块a导入模块b，而模块b又导入模块a），但我在这里看不到这个问题。我查阅了很多类似错误的帖子，但没有一个解释能完全符合我的情况。

这个问题出现在python 2.7.1和python 2.4.3上。

我把问题简化成了以下例子：

考虑下面的结构（见代码）：

alpha
alpha/__init__.py
alpha/bravo
alpha/bravo/__init__.py
alpha/bravo/charlie.py
alpha/bravo/delta.py
alpha/bravo/echo.py

模块charlie导入了echo，而echo又导入了delta。如果alpha/bravo/__init__.py（类似于alpha/__init__.py）基本上是空的，脚本可以这样做：

import alpha.bravo.charlie

如果我尝试在alpha/bravo/__init__.py中导入alpha.bravo.charlie（想着可以在这里暴露相关的类和方法，然后脚本可以执行'import alpha.bravo'），问题就出现了。

代码：

alpha/__init__.py

(blank)

alpha/bravo/__init__.py

import alpha.bravo.charlie

alpha/bravo/charlie.py

import alpha.bravo.echo
def charlie_foo(x): return str(x)
def charlie_bar(x): return alpha.bravo.echo.echo_biz()

alpha/bravo/delta.py

def delta_foo(x): return str(x)

alpha/bravo/echo.py

import alpha.bravo.delta
print alpha.bravo.delta.delta_foo(1)
def echo_biz(): return 'blah'

如果我尝试：

python -c 'import alpha.bravo'

我得到：

Traceback (most recent call last):
  File "<string>", line 1, in <module>
  File "/home/kmkc980/svn/working/azcif/python/lib/alpha/bravo/__init__.py", line 1, in <module>
    import alpha.bravo.charlie
  File "/home/kmkc980/svn/working/azcif/python/lib/alpha/bravo/charlie.py", line 1, in <module>
    import alpha.bravo.echo
  File "/home/kmkc980/svn/working/azcif/python/lib/alpha/bravo/echo.py", line 2, in <module>
    print alpha.bravo.delta.delta_foo(1)
AttributeError: 'module' object has no attribute 'bravo'

但是，如果我在alpha/bravo/__init__.py中注释掉导入行，那么一切似乎都正常：

python -c 'import alpha.bravo'

python -c 'import alpha.bravo.charlie'
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而且，如果我使用上面的相同代码（包括alpha/bravo/__init__.py中的导入行），但把所有内容改成不包含'alpha'层级的结构，它似乎也能正常工作。

所以现在的结构变成了：

bravo
bravo/__init__.py
bravo/charlie.py
bravo/delta.py
bravo/echo.py

然后我把所有“alpha.bravo.*”的行改成“bravo.*”

这样就没有问题了：

python -c 'import bravo'
1

我已经找到了解决这个问题的方法，但我还是想理解一下它的原因。谢谢。

Answer 1

与其使用绝对导入，不如试试相对导入。

比如说：

alpha/bravo/_init_.py

import alpha.bravo.charlie

应该是

import charlie

否则，很可能会出现循环导入的问题。也就是说，如果你在charlie里面导入alpha.bravo.charlie，这就意味着

alpha/__init__.py
bravo/__init__.py
charlie/__init__.py 

所有的模块都会被加载（或者说，因为它们已经加载过，所以被阻止再次加载）。这可能就是你遇到的问题所在。

Answer 2

这是为什么

（我认为，这主要是通过http://docs.python.org/faq/programming.html#how-can-i-have-modules-that-mutually-import-each-other的解释来支持的）

当Python解释器遇到像import a.b.c这样的语句时，它会按照以下步骤进行处理。用伪Python表示：

for module in ['a', 'a.b', 'a.b.c']:
    if module not in sys.modules:
        sys.modules[module] = (A new empty module object)
        run every line of code in module # this may recursively call import
        add the module to its parent's namespace
return module 'a'

这里有三个重要的点：

1. 如果模块a、a.b和a.b.c还没有被导入，它们会按顺序被导入。

2. 一个模块在其父模块的命名空间中不存在，直到它完全被导入。因此，模块a在a.b完全导入之前，不会有b这个属性。

3. 无论你的模块链有多深，即使你使用import a.b.c.d.e.f.g，你的代码只会在命名空间中添加一个符号：a。

所以当你稍后尝试运行a.b.c.d.e.f.g.some_function()时，解释器必须沿着模块链一路向下查找，才能找到那个方法。

现在发生了什么

根据你发布的代码，问题似乎出在alpha/bravo/echo/__init__.py中的打印语句。当解释器到达那里时，大致做了以下事情：

1. 在sys.modules中为alpha设置一个空的模块对象。

2. 运行alpha/__init__.py中的代码（注意此时dir(alpha)不会包含'bravo'）。

3. 在sys.modules中为alpha.bravo设置一个空的模块对象。

4. 运行alpha/bravo/__init__.py中的代码：

4.1 在sys.modules中为alpha.bravo.charlie设置一个空的模块对象。

4.2 运行alpha/bravo/charlie/__init__.py中的代码：

4.2.1 在sys.modules中为alpha/bravo/echo设置一个空的模块对象。

4.2.2 运行alpha/bravo/echo/__init__.py中的代码：

4.2.2.1 在sys.modules中为alpha/bravo/delta设置一个空的模块对象。

4.2.2.2 运行alpha/bravo/delta/__init__.py -- 这个步骤完成后，'delta'被添加到'alpha.bravo'的符号中。

4.2.2.3 将'alpha'添加到echo的符号中。这是import alpha.bravo.delta的最后一步。

此时，如果我们对sys.modules中的所有模块调用dir()，我们会看到：

• 'alpha': ['__builtins__', '__doc__', '__file__', '__name__', '__package__', '__path__', '__return__']（这基本上是空的）

• 'alpha.bravo': ['__builtins__', '__doc__', '__file__', '__name__', '__package__', '__path__', 'delta']（delta已经完成导入，所以它在这里）

• 'alpha.bravo.charlie': ['__builtins__', '__doc__', '__file__', '__name__', '__package__', '__path__']（空的）

• 'alpha.bravo.delta': ['__builtins__', '__doc__', '__file__', '__name__', '__package__', '__path__', '__return__', 'delta.foo']（这是唯一一个完成的）

• 'alpha.bravo.echo': ['__builtins__', '__doc__', '__file__', '__name__', '__package__', '__path__', '__return__', 'alpha']

现在解释器继续执行alpha/bravo/echo/__init__.py，在那里遇到print alpha.bravo.delta.delta_foo(1)这一行。这开始了以下过程：

1. 获取全局变量alpha -- 这返回仍然是空的alpha模块。
2. 调用getattr(alpha, 'bravo') -- 这失败了，因为alpha.bravo还没有完成初始化，所以bravo还没有被插入到alpha的符号表中。

这和循环导入时发生的情况是一样的 -- 模块还没有完成初始化，所以符号表没有完全更新，属性访问失败。

如果你把echo/__init__.py中的问题行替换成这个：

import sys
sys.modules['alpha.bravo.delta'].delta_foo(1)

那可能会有效，因为delta已经完全初始化。但是在bravo完成之前（在echo和charlie返回之后），alpha的符号表不会更新，你将无法通过它访问bravo。

此外，正如@Rik Poggi所说，如果你把导入行改成

from alpha.bravo.delta import delta_foo

那么这将有效。在这种情况下，因为from alpha.bravo.delta直接访问sys.modules字典，而不是从alpha到bravo再到delta进行遍历，它可以从delta模块获取函数并将其分配给一个局部变量，这样你就可以毫无问题地访问它。