Python从config.py导入变量的底层逻辑：__init__.py的影响

我是Python新手，正在理解config.py模块如何在包的各模块间共享变量。查阅资料后，我对import的底层机制已有一定了解，但仍对__init__.py隐式参与时from...import的运行逻辑存在疑问。

示例包结构 #

test/
   __init__.py
      from test import config
      config.username = "username-init"

   config.py
      username = "username-config"

   mainthing.py
      from test import config
      print(config.username)

运行import mainthing后，输出结果为username-init。我的疑问是：mainthing.py为何能获取到__init__.py修改后的config.username值？

我梳理的运行流程如下：

• mainthing.py执行from test import config时，会先运行test包的__init__.py；
• __init__.py执行from test import config，将config.py导入自身命名空间，随后修改config.username为"username-init"；
• mainthing.py继续执行from test import config，此时为何导入的是__init__.py中已修改的config实例，而非config.py原有的值？我困惑的是，当__init__.py已加载config后，mainthing.py的import是否直接复用了该实例，而非重新加载config.py？

问题解答 #

核心原因是Python模块是单例模式，且导入后会被全局缓存：

1. 当__init__.py执行from test import config时，Python会加载test.config模块，将其实例存入全局缓存字典sys.modules（键为'test.config'），同时把这个模块实例的引用添加到test包的命名空间中（__init__.py的执行过程就是在构建包的命名空间）。
2. __init__.py修改config.username，本质是直接修改了sys.modules['test.config']这个模块实例的属性——模块对象是可变的，这个修改会永久作用在缓存的实例上。
3. 当mainthing.py执行from test import config时，Python会先检查test包的命名空间，发现已经存在config引用（指向缓存的test.config模块实例），于是直接返回这个引用，不会重新加载config.py。

换句话说：整个Python进程中，同一个模块只会被加载一次，所有导入操作拿到的都是同一个模块对象。__init__.py先修改了这个对象的属性，后续任何地方导入该模块，都会看到修改后的值。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Jones Smith