Question

如果刚学Python，确认已经精通了简单的模块，才能进入包的领域，因为这里有些高级的功能。然而，包也扮演了重要的角色，尤其是在较大程序中：包让导入更具信息性，并可以作为组织工具，简化模块的搜索路径，而且可以解决模糊性。

首先，因为包导入提供了程序文件的目录信息，因此可以轻松地找到文件，从而可以作为组织工具来使用。没有包导入时，通常得通过查看模块搜索路径才能找出文件。再者，如果根据功能把文件组织成子目录，包导入会让模块扮演的角色更为明显，也使代码更具可读性。例如，正常导入模块搜索路径上某个目录内的文件时，就像这样：

与下面包含路径的导入相比，提供的信息就更少：

包导入也可以大幅简化PYTHONPATH和.pth文件搜索路径设置。实际上，如果所有跨目录的导入，都使用包导入，并且让这些包导入都相对于一个共同的根目录，把所有Python程序代码都存在其中，在搜索路径上就只需一个单独的接入点：通用的根目录。最后，包导入让你想导入的文件更明确，从而解决了模糊性。下一节要深入探索包导入所扮演的角色。

三个系统的传说

实际中需要包导入的场合，就是解决当多个同名程序文件安装在同一个机器上时，所引发的模糊性。这是与安装相关的问题，也是通常实际中所要留意的地方。让我们用一个假设的场景来说明。

假设程序员开发了一个Python程序，它包含了一个文件utilities.py，其中包含了通用的工具代码，还有一个顶层文件main.py让用户来启动程序。这个程序的文件会以import utilities加载并使用通用的代码。当程序分发给用户时，采用的是.tar或.zip文件的形式，其中包含了该程序的所有文件，而当它在安装时，会把所有文件解压放进目标机器上的某一个名为system1的目录中。

现在，假设有第二位程序员开发了另一个不同的程序，而其文件也命名为utilities.py和main.py，而且同样也在程序文件中使用import utilities来加载一般的代码文件。当获得第二个系统并安装在和第一个系统相同的计算机上时，它的文件会解压并安装至接收机器上某处文件夹名为system2的新目录内，使其不会覆写第一个系统的同名文件。

到目前为止，都没有什么问题：两个系统可共存，在同一台机器上运行。而实际上，不需要配置模块搜索路径，来使用计算机上的这些程序。因为Python总是先搜索主目录（也就是包含顶层文件的目录），任一个系统内的文件的导入，都会自动看见该系统目录内的所有文件。例如，如果点击system1\main.py，所有的导入都会先搜索system1。同样地，如果启动system2\main.py，则会改为先搜索system2。记住，只有在跨目录进行导入时才需要模块搜索路径的设置。

尽管如此，假设在机器上安装这两套程序之后，决定在自己的系统中使用每一个utilities.py文件内的一些程序代码。毕竟，这是通用工具的代码，而Python代码的本质都是想再利用的。就此而言，想在第三个目录内所编写的文件内写下了下面的代码，来载入两个文件其中的一个：

现在，问题开始出现了。为了让这能够工作，需要设置模块搜索路径，引入包含utilities.py文件的目录。但是，要在路径内先放哪个目录呢：system1还是system2？

这个问题在于搜索路径本质上是线性的。搜索总是从左至右扫描，所以不管这个困境你想多久，一定会得到搜索路径上最左侧（最先列出）的目录内的utilities.py。也就是说，永远无法导入另一个目录的那个文件。每次导入操作时，可以试着在脚本内修改sys.path，但那是外部的工作，很容易出错。在默认情况下，可以说你走到了一个死胡同。这个问题正是包所能够解决的。不要在单独的目录内把文件安装成单纯的文件列表，而是将它们打包，在共同根目录之下，安装成子目录。例如，可能想组织这个例子中的所有代码，变成下面这样的安装层次。

现在，就是把共同根目录添加到搜索路径中。如果程序代码的导入就相对于这个通用的根目录，就能以包导入，导入任何一个系统的工具文件：该文件所在目录名称会使其路径具有唯一性（因此，引用的模块也是这样）。事实上，只要使用import语句，就可以在同一个模块内导入这两个工具文件，而每次引用工具模块时，都要重复其完整的路径。

在这里，所在目录名称让模块的引用变得具有唯一性。

注意：如果需要读取两个或两个以上路径内的同名属性时，才需要使用import，在这种情况下不能用from。如果被调用的函数名称在每个路径内都不同，from语句就可以避免每当调用其中一个函数时，就得重复完整的包的路径的问题，这一点先前已经说过。

此外，注意到，在前边所展示的安装层次中，__init__.py文件已加入到system1和system2目录中来使其工作，但是不需要在根目录内增加。只有在程序代码内，import语句所列的目录才需要这些文件。回想一下，Python首次通过包的目录处理导入时，这些文件就会自动运行了。

从技术上来讲，在这种情况下，system3目录不需要放在根目录下：只有被导入的代码包需要。然而，因为不知道何时模块可能在其他程序中有用，你可能还是想将其放在通用的根目录下，来避免以后类似的变量名冲突问题。

最后，注意两个初始系统的导入依然正常运作。因为它们的主目录都会先搜索，在搜索路径上多余的通用根目录，对于system1和system2内的代码是不相关的。它们只需写import utilities，就可以找到自己的文件。再者，如果在通用的根目录下解开所有的Python系统，路径配置就会变得很简单：只需要一次添加通用的根目录就可以了。