Python动态导入模块和反射机制详解

一、前言

何谓动态导入模块，就是说模块的导入可以根据我们的需求动态的去导入，不是像一般的在代码文件开头固定的导入所需的模块。

何谓反射机制，利用字符串的形式在模块或对象中操作（查找/获取/删除/添加）成员。

下面进入具体实例介绍环节。先创建一个示例文件example.py，简单写入几个加减乘除函数，如下，方便下文讲解使用。

flag = 1  # 此变量在介绍反射机制时会用到
 
def my_sum(a, b):
 
  return a + b
 
def my_sub(a, b):
 
  return a - b

二、动态导入模块

一般，如果我们想从其他文件引用上面的几个函数方法，都会如下使用：

import example as count
 
# 加法
sum = count.my_sum(2, 3)
 
# 减法
sub = count.my_sub(6, 2)
 
print("sum: {}, sub: {}".format(sum, sub))

但现在有这样的需求,我需要动态输入一个模块名，可以随时访问到导入模块中的方法或者变量，怎么做呢？看下面。

imp = input("请输入你需要导入的模块名称：")
count = __import__(imp)  # 这种方式就是通过输入字符串导入你想导入的模块 
 
# 加法
sum = count.my_sum(2, 3)
 
# 减法
sub = count.my_sub(6, 2)
 
print("sum: {}, sub: {}".format(sum, sub))

上面实现了动态输入模块名，从而使我们能够导入模块并且执行里面的函数。但是上面有一个缺点，那就是执行的函数被固定了。那么，我们能不能改进一下，动态输入函数名，并且来执行呢？看下面。

imp = input("请输入你需要导入的模块名称：")
count = __import__(imp)
 
func = input("请输入你需要使用的函数名：")
 
f = getattr(count, func, None)
 
# 加法
sum = f(2, 3)
print(sum)

getattr()方法的作用是：从导入的模块中找到你需要调用的函数func，然后返回一个该函数的引用，没有找到就烦会None。

这样我们就实现了，动态导入一个模块，并且动态输入函数名然后执行相应方法。

不过，上面还存在一点点小问题:那就是我们的模块有可能不是在本级目录中存放着，有可能是如下图存放方式：

那怎么办呢？看下面。

imp = input("请输入你想导入的模块名称：")
count = __import__('first_level.{}'.format(imp), fromlist=True)
 
fun = input("请输入你想要使用的函数名：")
 
f = getattr(count, fun, None)
 
# 加法
sum = f(2, 3)
print(sum)

三、反射机制（又叫 python自省）

我们先来介绍python的四个内置函数：

1. getattr()

这个函数是Python自省的核心函数，具体使用上面已经介绍了，她不仅可以用于在模块中查找获取相应的方法和变量，也可以在一个对象中查找和获取相应的方法和变量，这里就不距离介绍了。

2、hasattr(object, name)

判断模块（或对象object）是否包含名为name的方法或变量（hasattr是通过调用getattr(ojbect, name)是否抛出异常来实现的）

imp = input("请输入你想导入的模块名称：")
count = __import__('first_level.{}'.format(imp), fromlist=True)
 
print(hasattr(count, "my_sum"))  # 判断模块count中是否存在my_sum方法，存在返回True

3、setattr(object, name, value)

这是相对应的getattr()。参数是一个对象,一个字符串和一个任意值。字符串name可以是对象（object）中一个现有的属性或一个新的属性，这个函数将值（value）赋给属性（name）的。使用示例,setattr(x, y, v)相当于x.y = v。

imp = input("请输入你想导入的模块名称：")
count = __import__('first_level.{}'.format(imp), fromlist=True)
 
setattr(count, "flag", 0)  # 即使example模块中没有flag变量，此处也成立，没有的话相当于给模块中新增一个变量flag
 
print(count.flag)  # 打印出flag的值为0

4、delattr(object, name)

与setattr()相关的一组函数。参数是由一个对象(记住！python中一切皆是对象)和一个字符串（name）组成的。name参数必须是对象属性名之一。该函数删除该对象的一个由字符串（name）指定的属性。delattr(x, y)=del x.y.

imp = input("请输入你想导入的模块名称：")
count = __import__('first_level.{}'.format(imp), fromlist=True)
 
delattr(count, "flag")
 
print(count.flag)  # 此处再打印flag的值将会报错，因为上一步已经将flag属性删除了

需要注意的是getattr,hasattr,setattr,delattr函数对模块的修改都在内存中进行，并不会影响文件中真实内容。

5、基于反射机制模拟获取web框架路由的示例

需求：输入:www.xxx.com/example/my_sum，返回执行my_sum的结果。

# 动态导入模块，并执行其中函数
url = input("url: ")
 
target_module = url.split('/')[-2]  # 分割url,取出模块名
 
module = __import__('first_level.' + target_module, fromlist=True)
 
inp = url.split("/")[-1]  # 分割url,并取出url最后一个字符串
if hasattr(module, inp):  # 判断在commons模块中是否存在inp这个字符串
  target_func = getattr(module, inp)  # 获取inp的引用
  sum_ = target_func(2, 3)  # 执行
  print(sum_)
else:
  print("404")

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