Что происходит, когда Python импортирует собственный модуль?

1. Поиск модуля: Python ищет модуль в определенном порядке, используя список путей поиска, хранящийся в переменной sys.path. Этот список обычно включает:
   • Текущий каталог скрипта, из которого выполняется импорт.
   • Каталоги, указанные в переменной окружения PYTHONPATH (если она задана).
   • Каталоги установки Python по умолчанию.
2. Поиск файла: Python пытается найти файл с именем модуля и расширением .py, .pyc (скомпилированный байт-код), .pyo (оптимизированный байт-код) или другие расширения, соответствующие модулям расширения (например, .so или .dll). Если модуль является пакетом, он ищет подкаталог с именем модуля и файлом __init__.py внутри него.
3. Компиляция (если необходимо): Если найден только исходный файл .py, Python компилирует его в байт-код, создавая файл .pyc (или .pyo, если используется опция -O или -OO). Этот процесс оптимизирован: если .pyc файл уже существует и он новее, чем .py файл, то компиляция пропускается.
4. Выполнение кода модуля: Python выполняет байт-код модуля. Все определения функций, классов и переменных, находящиеся на верхнем уровне модуля, выполняются и добавляются в пространство имен модуля.
5. Кэширование модуля: Создается объект модуля, который сохраняется в sys.modules - словаре, хранящем все импортированные модули. Это делается для предотвращения повторной загрузки и выполнения одного и того же модуля при последующих импортах. Если модуль уже есть в sys.modules, Python просто возвращает ссылку на существующий объект модуля, не выполняя поиск, компиляцию и выполнение заново.
6. Предоставление доступа: Импортирующий модуль получает доступ к содержимому импортированного модуля через имя модуля (если используется import module_name) или через имена, явно импортированные с помощью from module_name import name1, name2.

Важные моменты:

• sys.modules - это глобальный словарь, который позволяет Python отслеживать уже импортированные модули и предотвращать повторную загрузку.
• Модули выполняются только один раз, даже если импортируются несколько раз. Последующие импорты просто возвращают ссылку на уже загруженный модуль.
• Порядок путей поиска в sys.path важен, так как Python ищет модуль в этих каталогах последовательно.
• Можно перезагрузить модуль с помощью importlib.reload(module), но это обычно не рекомендуется, так как может привести к непредсказуемому поведению, особенно если модуль используется в других частях программы.
• Использование __init__.py позволяет Python рассматривать каталог как пакет, содержащий модули и подпакеты.