Python中模块隐式加载机制疑问：未直接加载模块文件时模块如何生效？

嗨，这个问题问得太戳痛点了！我刚学Python的时候也对着这个现象懵了好久，感觉完全不符合直觉，但其实是Python的导入机制在背后偷偷做了不少工作～

先把你的代码和问题再理清楚，方便大家对照：

你的main.py代码是这样的：

from sub import Sub

ref = Sub()

print(ref)

ref.something()

对应的sub.py：

import sys

class Sub:
    def __init__(self):
        self.name = "Sub"

    def something(self):
        # 你疑惑的点：为什么只导入Sub类的时候，这里的sys能正常用？
        sys.stdout.write("Hello, from Sub!")

运行后输出完全符合预期：

<sub.Sub object at 0xSOME_ADDRESS_VALUE>
Hello, from Sub!

你的核心疑问是：明明只导入了Sub类，没先把整个sub模块加载进来，为什么sub里的import sys会生效，something方法还能正常用sys？

其实答案很简单：Python的from X import Y语法，本质上还是先完整加载整个X模块，具体步骤是这样的：

• 当你执行from sub import Sub时，Python会先在sys.modules里找有没有已经加载好的sub模块。
• 如果没找到，就会去读取sub.py文件，执行文件里的所有顶层代码（包括import sys这一行），把整个模块初始化好，并存到sys.modules里缓存起来。
• 等整个模块都准备完毕了，才把模块里的Sub类这个引用，导入到当前main.py的命名空间里。

换句话说，你以为只是拿了个Sub类，其实Python已经把整个sub模块的代码都跑了一遍，sub里的sys早就导入好了，所以调用Sub的方法时自然能正常用sys。

至于你提到的另一种写法：

import sub
from sub import Sub

其实第一次import sub就已经把模块加载并缓存了，第二次from sub import Sub只是从缓存里把Sub类的引用拿过来，不会重复加载模块，所以两种写法效果完全一致，只是前者Python帮你偷偷做了模块加载的步骤而已。

你可以做个小实验验证：在main.py里加一行import sys; print(sys.modules.get('sub'))，你会发现输出里确实有sub模块的对象，这就证明它已经被完整加载到内存里了。

总结一下就是：Python的导入是以模块为单位的，不管你是导入整个模块，还是只导入模块里的某个成员，都会先把整个模块完整加载并执行一遍，这就是为什么你不用显式先import sub，sub里的代码也能正常生效的原因～

备注：内容来源于stack exchange，提问作者Zoumath