學習在python中實現自動導入缺失的函式庫

python教學欄位介紹實作自動匯入缺少的函式庫。

導入失敗問題，通常分為兩種：一種是導入自己寫的模組（即以 .py 為後綴的檔案），另一種是導入三方庫。本文主要討論第二種情況，今後有機會，我們再詳細討論其它的相關主題。

解決導入 Python函式庫失敗的問題，其實關鍵是在運作環境中裝上缺少的函式庫（注意是否為虛擬環境），或是使用恰當的替代方案。這個問題又分為三種情況：

一、單一模組中缺少的函式庫

在寫程式碼的時候，如果我們需要使用某個三方函式庫（如requests），但不確定實際運行的環境是否裝了它，那麼可以這樣：

try:    import requestsexcept ImportError:    import os
    os.system('pip install requests')    import requests复制代码

這樣寫的效果是，如果找不到 requests 庫，就先安裝，再導入。

在某些開源專案中，我們可能還會看到如下的寫法（以 json 為例）：

ry:    import simplejson as jsonexcept ImportError:    import json复制代码

這樣寫的效果是，優先導入三方庫simplejson，如果找不到，那就使用內建的標準函式庫 json。

這種寫法的好處是不需要導入額外的庫，但它有一個缺點，即需要保證那兩個庫在使用上是兼容的，如果在標準庫中找不到替代的庫，那就不可行了。

如果真找不到相容的標準函式庫，也可以自己寫一個模組（如 my_json.py），實作想要的東西，然後在except語句中導入它。

ry:    import simplejson as jsonexcept ImportError:    import my_json as json复制代码

碼字不容易廢話兩句：有需要學習資料的或是有技術問題交流「點擊」即可

二、整個專案中缺少的函式庫

以上的想法是針對開發中的項目，但是它有幾個不足：

1、在程式碼中對每個可能缺少的三方函式庫都pip install ，並不可取；

2、某個三方函式庫無法被標準函式庫或自己手寫的函式庫替代，該怎麼辦？

3、已成型的項目，不允許做這些修改怎麼辦？

所以這裡的問題是：有一個項目，想要部署到新的機器上，它涉及很多三方庫，但是機器上都沒有預先安裝，該怎麼辦？

對於一個合規的項目，按照約定，通常它會包含一個「requirements.txt 」文件，記錄了​​該項目的所有依賴函式庫及其所需的版本號。這是在專案發布前，使用指令pip freeze > requirements.txt 產生的。

使用指令pip install -r requirements.txt （在該檔案所在目錄執行，或在指令中寫全檔案的路徑），就能自動把所有的依賴函式庫給裝上。

但是，如果項目不合規，或者由於其它倒霉的原因，我們沒有這樣的文件，又該如何是好？

一個笨方法就是，把項目跑起來，等它出錯，遇到一個導庫失敗，就手動裝一個，然後再跑一遍項目，遇到導庫失敗就裝一下，如此循環… …

三、自動導入任意缺少的函式庫

有沒有一種更好的可以自動導入缺少的函式庫的方法呢？

在不修改原有的程式碼的情況下，在不需要「requirements.txt」檔案的情況下，有沒有辦法自動匯入所需的函式庫呢？

當然有！先看看效果：

我們以tornado 為例，第一步操作可看出，我們沒有裝過 tornado，經過第二步驟操作後，再次匯入 tornado 時，程式會幫我們自動下載並安裝好tornado，所以不再報錯。

autoinstall 是我們手寫的模組，程式碼如下：

# 以下代码在 python 3.6.1 版本验证通过import sysimport osfrom importlib import import_moduleclass AutoInstall():
    _loaded = set()    @classmethod
    def find_spec(cls, name, path, target=None):
            if path is None and name not in cls._loaded:
                cls._loaded.add(name)
                print("Installing", name)                try:
                    result = os.system('pip install {}'.format(name))                    if result == 0:                        return import_module(name)                except Exception as e:
                    print("Failed", e)            return Nonesys.meta_path.append(AutoInstall)复制代码

這段程式碼中使用了sys.meta_path ，我們先列印一下，看看它是什麼東西？

1. Python 3的import 機制在尋找過程中，大致順序如下：

2. 在sys.modules 中查找，它快取了所有已導入的模組

3. 在sys.meta_path中查找，它支援自訂的載入器

4. 在 sys.path 中查找，它記錄了一些庫所在的目錄名稱

5. 若找不到，拋出ImportError異常

其中要注意，sys.meta_path 在不同的Python版本中有所差異，例如它在Python 2 與 Python 3 中差異很大；在較新的Python 3 版本（3.4 ）中，自訂的載入器需要實作find_spec方法，而早期的版本用的則是find_module。

以上程式碼是一個自訂的類別庫載入器 AutoInstall，可以實現自動導入三方庫的目的。需要說明一下，這種方法會「劫持」所有新導入的庫，破壞原有的導入方式，因此也可能出現一些奇奇怪怪的問題，敬請留意。

sys.meta_path 屬於 Python 探針的一種運用。探針，也就是import hook，是 Python 幾乎不受人關注的機制，但它可以做很多事，例如載入網路上的函式庫、在導入模組時對模組進行修改、自動安裝缺失庫、上傳審計資訊、延遲載入等等。

限於篇幅，我們不再詳細展開了。最後小結一下：

1. 可以用try…except 方式，實作簡單的三方函式庫導入或取代

2. ##已知全部缺少的依賴函式庫時（如

   requirements.txt），可以手動安裝

3. 利用

   sys.meta_path，可以自動匯入任意的缺失庫

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