Python导入模块工作机制探究：sys模块加载实验疑问

有说法称执行Python文件时，首先导入的模块会被加载并执行。针对这个说法，我做了两组对比实验：

实验一：导入模块但未实际使用其功能 #

代码如下：

import tracemalloc,sys
 
def app():
    a = input()
# starting the monitoring
tracemalloc.start()
 
app()
 
print(tracemalloc.get_traced_memory())
 
tracemalloc.stop()

输出结果为(64, 72)，且导入sys与未导入sys时的内存占用一致。

实验二：导入模块并实际调用其功能 #

修改代码为使用sys.stdin.readline()接收输入，代码如下：

import tracemalloc,sys
 
def app():
    a = sys.stdin.readline()
# starting the monitoring
tracemalloc.start()
 
app()
 
print(tracemalloc.get_traced_memory())
 
tracemalloc.stop()

此时内存占用大幅增加，输出为(51, 12661)，说明sys模块相关内容已加载到内存中。

疑问 #

Python作为解释型语言，能否提前预知是否会使用sys模块？sys模块是否像dll一样仅在使用时才加载？或是“Python文件执行时先加载执行导入模块”的说法有误？

解答 #

首先明确：import语句执行时，模块就已经被加载并执行了，但这里的“加载”有两层含义：

1. 模块的字节码会被加载到内存，模块顶层代码会被执行（比如模块里的全局变量定义、函数定义等）
2. 模块内部的一些子模块、依赖资源，可能会采用延迟加载的策略——也就是只有当实际访问这些子属性时，才会进一步加载对应的内容。

回到实验细节：

• 实验一中，import sys仅加载了sys模块的核心框架（比如模块对象本身、顶层基础属性），但sys.stdin这类子对象对应的底层资源并未完全初始化或加载；而input()是独立的内置函数，不需要依赖sys模块的这部分资源，所以内存占用和不导入sys时一致。
• 实验二中，调用sys.stdin.readline()时，Python需要初始化sys.stdin对应的IO流对象，这会触发底层更多资源的分配（比如缓冲区、关联的系统IO句柄等），因此内存占用大幅上升。

另外，Python作为解释型语言，并不会提前预知代码中是否会使用模块的某个属性，它只会在执行到import语句时加载模块的核心部分，后续当访问模块的具体属性时，再按需加载对应的子资源。

所以“Python文件执行时先加载执行导入模块”的说法没错，但要注意：模块的完整加载（包括所有子资源）不一定在import阶段完成，部分内容会延迟到实际使用时才加载。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者helloworld