Python导入包报NameError：无法找到__init__.py定义的Singleton元类

这个报错和元类特性、__init__.py的特殊限制没有任何关系，本质是Python模块的命名空间隔离规则+导入时序问题：

• 每个.py文件都是独立的模块，拥有自己的全局命名空间。代码里用到的任何名字（包括元类参数里的类名），必须在当前模块内提前定义、或者显式导入，不会自动从同包其他模块（哪怕是包的__init__.py）中获取。
• this_one_works.py运行正常，和元类场景无关：它用到的PuckerMeta是同文件内提前定义的，属于当前模块命名空间内的名字，自然可以正常访问。
• 你当前代码的执行时序直接触发了报错：
  1. 运行main.py执行import foobar，Python开始加载foobar包的__init__.py
  2. __init__.py从上到下执行，先完成Singleton类的定义，接着执行导入语句加载this_one_works.py，该模块无外部依赖导入成功，返回__init__.py继续执行
  3. 接下来__init__.py执行from foobar.csend import Csend，开始加载csend.py
  4. csend.py第一行定义类时传入metaclass=Singleton，Python需要在csend.py自己的全局命名空间里查找Singleton这个名字，但你从未在csend.py中导入过Singleton——这个名字仅存在于foobar/__init__.py的命名空间中，csend.py无权直接访问，因此抛出NameError。

__init__.py本质就是一个普通模块，只是导入包时会优先执行它的代码，它内部定义的类、变量没有任何使用限制，完全可以作为元类使用，不存在特殊约束。

你可以任选以下一种方案修复问题，第二种更适合工程化项目：

• 方案1：在使用Singleton的模块中显式导入
  注意当前导入流程中foobar包还未完成初始化，不要用绝对导入从foobar顶层导，用相对导入避免循环导入问题：

  # foobar/csend.py
  from . import Singleton
  
  class Csend(metaclass=Singleton):
      def __init__(self):
          pass
  

• 方案2（推荐）：拆分公共定义到独立模块
  不要把跨模块共用的类、工具函数直接写在__init__.py中，单独拆到独立模块规避导入时序问题：
  1. 新建foobar/singleton.py，把Singleton类的完整定义移到该文件中
  2. 在需要使用单例元类的模块（比如csend.py）中显式导入：

     # foobar/csend.py
     from .singleton import Singleton
     
     class Csend(metaclass=Singleton):
         def __init__(self):
             pass
     

  3. 如果需要在包对外暴露Singleton，可以在__init__.py中从独立模块导入即可，不会再出现时序问题。

注：报错栈中显示class Csend(Singleton):是Python traceback的简化展示，实际你写的metaclass=Singleton参数会在类定义阶段立即求值，找不到对应名字时就会抛出错误，和类继承时找不到父类的报错表现一致。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Omar and Lorraine