# 5. O sistema de importação

O código Python em um módulo obtém acesso ao código em outro módulo pelo processo de importação dele. A instrução `import` é a maneira mais comum de invocar o mecanismo de importação, mas não é a única maneira. Funções como `importlib.import_module()` e a função embutida `__import__()` também podem ser usadas para chamar o mecanismo de importação.

A instrução `import` combina duas operações; ela procura o módulo nomeado e vincula os resultados dessa pesquisa a um nome no escopo local. A operação de busca da instrução `import` é definida como uma chamada para a função `__import__()`, com os argumentos apropriados. O valor de retorno de `__import__()` é usado para executar a operação de ligação de nome da instrução `import`. Veja a instrução `import` para os detalhes exatos da operação de ligação desse nome.

Uma chamada direta para `__import__()` realiza apenas a pesquisa do módulo e, se encontrada, a operação de criação do módulo. Embora certos efeitos colaterais possam ocorrer, como a importação de pacotes pai e a atualização de vários caches (incluindo `sys.modules`), apenas a instrução `import` realiza uma operação de ligação de nome.

Quando uma instrução `import` é executada, a função embutida padrão `__import__()` é chamada. Outros mecanismos para chamar o sistema de importação (como `importlib.import_module()`) podem optar por ignorar `__import__()` e usar suas próprias soluções para implementar a semântica de importação.

Quando um módulo é importado pela primeira vez, o Python procura pelo módulo e, se encontrado, cria um objeto de módulo [1], inicializando-o. Se o módulo nomeado não puder ser encontrado, uma `ModuleNotFoundError` será levantada. O Python implementa várias estratégias para procurar o módulo nomeado quando o mecanismo de importação é chamado. Essas estratégias podem ser modificadas e estendidas usando vários ganchos descritos nas seções abaixo.

Alterado na versão 3.3: O sistema de importação foi atualizado para implementar completamente a segunda fase da PEP 302. Não há mais um mecanismo de importação implícito – o sistema completo de importação é exposto através de `sys.meta_path`. Além disso, o suporte nativo a pacote de espaço de nomes foi implementado (consulte PEP 420).

## 5.1. `importlib`

O módulo `importlib` fornece uma API rica para interagir com o sistema de importação. Por exemplo, `importlib.import_module()` fornece uma API mais simples e recomendada do que a função embutida `__import__()` para chamar o mecanismo de importação. Consulte a documentação da biblioteca `importlib` para obter detalhes adicionais.

## 5.2. Pacotes

O Python possui apenas um tipo de objeto de módulo e todos os módulos são desse tipo, independentemente de o módulo estar implementado em Python, C ou qualquer outra coisa. Para ajudar a organizar os módulos e fornecer uma hierarquia de nomes, o Python tem o conceito de pacotes.

Você pode pensar em pacotes como os diretórios em um sistema de arquivos e os módulos como arquivos nos diretórios, mas não tome essa analogia muito literalmente, já que pacotes e módulos não precisam se originar do sistema de arquivos. Para os fins desta documentação, usaremos essa analogia conveniente de diretórios e arquivos. Como os diretórios do sistema de arquivos, os pacotes são organizados hierarquicamente e os próprios pacotes podem conter subpacotes e módulos regulares.

É importante ter em mente que todos os pacotes são módulos, mas nem todos os módulos são pacotes. Ou, dito de outra forma, os pacotes são apenas um tipo especial de módulo. Especificamente, qualquer módulo que contenha um atributo `__path__` é considerado um pacote.

Todo módulo tem um nome. Nomes de subpacotes são separados do nome do pacote por um ponto, semelhante à sintaxe de acesso aos atributos padrão do Python. Assim pode ter um pacote chamado `email`, que por sua vez tem um subpacote chamado `email.mime` e um módulo dentro dele chamado `email.mime.text`.

### 5.2.1. Pacotes regulares

O Python define dois tipos de pacotes, pacotes regulares e pacotes de espaço de nomes. Pacotes regulares são pacotes tradicionais, como existiam no Python 3.2 e versões anteriores. Um pacote regular é normalmente implementado como um diretório que contém um arquivo `__init__.py`. Quando um pacote regular é importado, esse arquivo `__init__.py` é executado implicitamente, e os objetos que ele define são vinculados aos nomes no espaço de nomes do pacote. O arquivo `__init__.py` pode conter o mesmo código Python que qualquer outro módulo pode conter, e o Python adicionará alguns atributos adicionais ao módulo quando ele for importado.

Por exemplo, o layout do sistema de arquivos a seguir define um pacote `parent` de nível superior com três subpacotes:

    parent/
        __init__.py
        one/
            __init__.py
        two/
            __init__.py
        three/
            __init__.py

A importação de `parent.one` vai executar implicitamente `parent/__init__.py` e `parent/one/__init__.py`. Importações subsequentes de `parent.two` ou `parent.three` vão executar `parent/two/__init__.py` e `parent/three/__init__.py`, respectivamente.

### 5.2.2. Pacotes de espaço de nomes

Um pacote de espaço de nomes é um composto de várias porções, em que cada parte contribui com um subpacote para o pacote pai. Partes podem residir em locais diferentes no sistema de arquivos. Partes também podem ser encontradas em arquivos zip, na rede ou em qualquer outro lugar que o Python pesquisar durante a importação. Os pacotes de espaço de nomes podem ou não corresponder diretamente aos objetos no sistema de arquivos; eles podem ser módulos virtuais que não têm representação concreta.

Os pacotes de espaço de nomes não usam uma lista comum para o atributo `__path__`. Em vez disso, eles usam um tipo iterável personalizado que executará automaticamente uma nova pesquisa por partes do pacote na próxima tentativa de importação dentro desse pacote, se o caminho do pacote pai (ou `sys.path` para um pacote de nível superior) for alterado.

Com pacotes de espaço de nomes, não há arquivo `pai/__init__.py`. De fato, pode haver vários diretórios `pai` encontrados durante a pesquisa de importação, onde cada um é fornecido por uma parte diferente. Portanto, `pai/um` pode não estar fisicamente localizado próximo a `pai/dois`. Nesse caso, o Python criará um pacote de espaço de nomes para o pacote `pai` de nível superior sempre que ele ou um de seus subpacotes for importado.

Veja também PEP 420 para a especificação de pacotes de espaço de nomes.

## 5.3. Caminho de busca

Para iniciar a busca, o Python precisa do nome completo do módulo (ou pacote, mas para o propósito dessa exposição, não há diferença) que se quer importar. Esse nome vem de vários argumentos passados para a instrução `import`, ou dos parâmetros das funções `importlib.import_module()` ou `__import__()`.

Esse nome será usado em várias fases da busca da importação, e pode ser um nome com pontos para um submódulo como, por exemplo, `foo.bar.baz`. Nesse caso, Python primeiro tenta importar `foo`, depois `foo.bar` e, finalmente, `foo.bar.baz`. Se alguma das importações intermediárias falharem, uma exceção `ModuleNotFoundError` é levantada.

### 5.3.1. O cache de módulos

A primeira verificação durante a busca da importação é feita no `sys.modules`. Esse mapeamento serve como um cache de todos os módulos que já foram importados previamente, incluindo os caminhos intermediários. Se `foo.bar.baz` foi previamente importado, `sys.modules` conterá entradas para `foo`, `foo.bar` e `foo.bar.baz`. Cada chave terá como valor um objeto módulo correspondente.

Durante a importação, o nome do módulo é procurado em `sys.modules` e, se estiver presente, o valor associado é o módulo que satisfaz a importação, e o processo termina. Entretanto, se o valor é `None`, uma exceção `ModuleNotFoundError` é levantada. Se o nome do módulo não foi encontrado, Python continuará a busca pelo módulo.

É possível alterar `sys.modules`. Apagar uma chave pode não destruir o objeto módulo associado (outros módulos podem manter referências para ele), mas a entrada do cache será invalidada para o nome daquele módulo, fazendo Python executar nova busca na próxima importação. Pode ser atribuído `None` para a chave, forçando que a próxima importação do módulo resulte numa exceção `ModuleNotFoundError`.

No entanto, tenha cuidado, pois se você mantiver uma referência para o objeto módulo, invalidar sua entrada de cache em `sys.modules` e, em seguida, reimportar do módulo nomeado, os dois módulo objetos não serão os mesmos. Por outro lado, o `importlib.reload()` reutilizará o mesmo objeto módulo e simplesmente reinicializará o conteúdo do módulo executando novamente o código do módulo.

### 5.3.2. Localizadores e carregadores

Se o módulo nomeado não for encontrado em `sys.modules`, então o protocolo de importação do Python é invocado para localizar e carregar o módulo. Este protocolo consiste em dois objetos conceituais, localizadores e carregadores. O trabalho de um localizador é determinar se ele pode localizar o módulo nomeado usando qualquer estratégia que ele conheça. Objetos que implementam ambas essas interfaces são referenciadas como importadores – eles retornam a si mesmos, quando eles descobrem que eles podem carregar o módulo requisitado.

Python inclui um número de localizadores e carregadores padrões. O primeiro sabe como localizar módulos embutidos, e o segundo sabe como localizar módulos congelados. Um terceiro localizador padrão procura em um caminho de importação por módulos. O caminho de importação é uma lista de localizações que podem nomear caminhos de sistema de arquivo ou arquivos zip. Ele também pode ser estendido para buscar por qualquer recurso localizável, tais como aqueles identificados por URLs.

O mecanismo de importação é extensível, então novos localizadores podem ser adicionados para estender o alcance e o escopo de buscar módulos.

Localizadores na verdade não carregam módulos. Se eles conseguirem encontrar o módulo nomeado, eles retornam uma especificação do módulo, um encapsulamento da informação relacionada a importação do módulo, a qual o mecanismo de importação então usa quando o módulo é carregado.

As seguintes seções descrevem o protocolo para localizadores e carregadores em mais detalhes, incluindo como você pode criar e registrar novos para estender o mecanismo de importação.

Alterado na versão 3.4: Em versões anteriores do Python, localizadores retornavam carregadores diretamente, enquanto agora eles retornam especificações de módulo, as qual contêm carregadores. Carregadores ainda são usados durante a importação, mas possuem menos responsabilidades.

### 5.3.3. Ganchos de importação

O mecanismo de importação é desenhado para ser extensível; o mecanismo primário para isso são os ganchos de importação. Existem dois tipos de ganchos de importação: metaganchos e ganchos de importação de caminho.

Metaganchos são chamados no início do processo de importação, antes que qualquer outro processo de importação tenha ocorrido, que não seja busca de cache de `sys.modules`. Isso permite aos metaganchos substituir processamento de `sys.path`, módulos congelados ou mesmo módulos embutidos. Metaganchos são registrados adicionando novos objetos localizadores a `sys.meta_path`, conforme descrito abaixo.

Ganchos de caminho de importação são chamados como parte do processamento de `sys.path` (ou `package.__path__`), no ponto onde é encontrado o item do caminho associado. Ganchos de caminho de importação são registrados adicionando novos chamáveis para `sys.path_hooks`, conforme descrito abaixo.

### 5.3.4. O metacaminho

Quando o módulo nomeado não é encontrado em `sys.modules`, Python em seguida busca `sys.meta_path`, o qual contém uma lista de objetos localizador de metacaminho. Esses buscadores são consultados a fim de verificar se eles sabem como manipular o módulo nomeado. Os localizadores de metacaminho devem implementar um método chamado `find_spec()`, o qual recebe três argumentos: um nome, um caminho de importação, e (opcionalmente) um módulo alvo. O localizador de metacaminho pode usar qualquer estratégia que ele quiser para determinar se ele pode manipular o módulo nomeado ou não.

Se o localizador de metacaminho souber como tratar o módulo nomeado, ele retorna um objeto com especificações. Se ele não puder tratar o módulo nomeado, ele retorna `None`. Se o processamento de `sys.meta_path` alcançar o fim da sua lista sem retornar uma especificação, então `ModuleNotFoundError` é levantada. Qualquer outras exceções levantadas são simplesmente propagadas para cima, abortando o processo de importação.

O método `find_spec()` dos localizadores de metacaminhos é chamado com dois ou três argumentos. O primeiro é o nome totalmente qualificado do módulo sendo importado, por exemplo `foo.bar.baz`. O segundo argumento é o caminho de entradas para usar para a busca do módulo. Para módulos de alto nível, o segundo argumento é `None`, mas para submódulos ou subpacotes, o segundo argumento é o valor do atributo `__path__` do pacote pai. Se o atributo `__path__` apropriado não puder ser acessado, uma exceção `ModuleNotFoundError` é levantada. O terceiro argumento é um objeto módulo existente que será o alvo do carregamento posteriormente. O sistema de importação passa um módulo alvo apenas durante o recarregamento.

O metacaminho pode ser percorrido múltiplas vezes para uma requisição de importação individual. Por exemplo, presumindo que nenhum dos módulos envolvidos já tenha sido cacheado, importar `foo.bar.baz` irá primeiro executar uma importação de alto nível, chamando `mpf.find_spec("foo", None, None)` em cada localizador de metacaminho (`mpf`). Depois que `foo` foi importado, `foo.bar` será importado percorrendo o metacaminho uma segunda vez, chamando `mpf.find_spec("foo.bar", foo.__path__, None)`. Uma vez que `foo.bar` tenha sido importado, a travessia final irá chamar `mpf.find_spec("foo.bar.baz", foo.bar.__path__, None)`.

Alguns localizadores de metacaminho apenas dão suporte a importações de alto nível. Estes importadores vão sempre retornar `None` quando qualquer coisa diferente de `None` for passada como o segundo argumento.

O `sys.meta_path` padrão do Python possui três localizador de metacaminho, um que sabe como importar módulos embutidos, um que sabe como importar módulos congelados, e outro que sabe como importar módulos de um caminho de importação (isto é, o localizador baseado no caminho).

Alterado na versão 3.4: The `find_spec()` method of meta path finders replaced `find_module()`, which is now deprecated. While it will continue to work without change, the import machinery will try it only if the finder does not implement `find_spec()`.

Alterado na versão 3.10: Use of `find_module()` by the import system now raises `ImportWarning`.

## 5.4. Carregando

Se e quando uma especificação do módulo for encontrada, o mecanismo de importação irá usá-lo (e o carregador que ele contém) durante o carregamento do módulo. Aqui está uma aproximação do que acontece durante a etapa de carregamento de uma importação:

    module = None
    if spec.loader is not None and hasattr(spec.loader, 'create_module'):
        # It is assumed 'exec_module' will also be defined on the loader.
        module = spec.loader.create_module(spec)
    if module is None:
        module = ModuleType(spec.name)
    # The import-related module attributes get set here:
    _init_module_attrs(spec, module)

    if spec.loader is None:
        # unsupported
        raise ImportError
    if spec.origin is None and spec.submodule_search_locations is not None:
        # namespace package
        sys.modules[spec.name] = module
    elif not hasattr(spec.loader, 'exec_module'):
        module = spec.loader.load_module(spec.name)
        # Set __loader__ and __package__ if missing.
    else:
        sys.modules[spec.name] = module
        try:
            spec.loader.exec_module(module)
        except BaseException:
            try:
                del sys.modules[spec.name]
            except KeyError:
                pass
            raise
    return sys.modules[spec.name]

Perceba os seguintes detalhes:

- Se houver um objeto módulo existente com o nome fornecido em `sys.modules`, a importação já tera retornado ele.

- O módulo irá existir em `sys.modules` antes do carregador executar o código do módulo. Isso é crucial porque o código do módulo pode (direta ou indiretamente) importar a si mesmo; adicioná-lo a `sys.modules` antecipadamente previne recursão infinita no pior caso e múltiplos carregamentos no melhor caso.

- Se o carregamento falhar, o módulo com falha – e apenas o módulo com falha – é removido de `sys.modules`. Qualquer módulo já presente no cache de `sys.modules`, e qualquer módulo que tenha sido carregado com sucesso como um efeito colateral, deve permanecer no cache. Isso contrasta com recarregamento, onde mesmo o módulo com falha é mantido em `sys.modules`.

- Depois que o módulo é criado, mas antes da execução, o mecanismo de importação define os atributos de módulo relacionados a importação (“_init_module_attrs” no exemplo de pseudocódigo acima), assim como foi resumido em uma seção posterior.

- Execução de módulo é o momento chave do carregamento, no qual o espaço de nomes do módulo é populado. Execução é inteiramente delegada para o carregador, o qual pode decidir o que será populado e como.

- O módulo criado durante o carregamento e passado para exec_module() pode não ser aquele retornado ao final da importação [2].

Alterado na versão 3.4: O sistema de importação tem tomado conta das responsabilidades inerentes dos carregadores. Essas responsabilidades eram anteriormente executadas pelo método `importlib.abc.Loader.load_module()`.

### 5.4.1. Carregadores

Os carregadores de módulo fornecem a função crítica de carregamento: execução do módulo. O mecanismo de importação chama o método `importlib.abc.Loader.exec_module()` com um único argumento, o objeto do módulo a ser executado. Qualquer valor retornado de `exec_module()` é ignorado.

Os carregadores devem atender aos seguintes requisitos:

- Se o módulo for um módulo Python (em oposição a um módulo embutido ou uma extensão carregada dinamicamente), o carregador deve executar o código do módulo no espaço de nomes global do módulo (`module.__dict__`).

- Se o carregador não puder executar o módulo, ele deve levantar uma execção `ImportError`, embora qualquer outra exceção levantada durante `exec_module()` será propagada.

Em muitos casos, o localizador e o carregador podem ser o mesmo objeto; nesses casos o método `find_spec()` apenas retornaria uma especificação com o carregador definido como `self`.

Os carregadores de módulo podem optar por criar o objeto do módulo durante o carregamento, implementando um método `create_module()`. Leva um argumento, a especificação do módulo e retorna o novo objeto do módulo para usar durante o carregamento. `create_module()` não precisa definir nenhum atributo no objeto do módulo. Se o método retornar `None`, o mecanismo de importação criará ele mesmo o novo módulo.

Novo na versão 3.4: O método `create_module()` de carregadores.

Alterado na versão 3.4: O método `load_module()` foi substituído por `exec_module()` e o mecanismo de importação assumiu todas as responsabilidades inerentes de carregamento.

Para compatibilidade com carregadores existentes, o mecanismo de importação usará o método `load_module()` de carregadores se ele existir e o carregador também não implementar `exec_module()`. No entanto, `load_module()` foi descontinuado e os carregadores devem implementar `exec_module()` em seu lugar.

O método `load_module()` deve implementar toda a funcionalidade inerente de carregamento descrita acima, além de executar o módulo. Todas as mesmas restrições se aplicam, com alguns esclarecimentos adicionais:

- Se houver um objeto de módulo existente com o nome fornecido em `sys.modules`, o carregador deverá usar esse módulo existente. (Caso contrário, `importlib.reload()` não funcionará corretamente.) Se o módulo nomeado não existir em `sys.modules`, o carregador deverá criar um novo objeto de módulo e adicioná-lo a `sys.modules`.

- O módulo deve existir em `sys.modules` antes que o carregador execute o código do módulo, para evitar recursão ilimitada ou carregamento múltiplo.

- Se o carregamento falhar, o carregador deverá remover quaisquer módulos inseridos em `sys.modules`, mas deverá remover apenas o(s) módulo(s) com falha, e somente se o próprio carregador tiver carregado o(s) módulo(s) explicitamente.

Alterado na versão 3.5: Uma exceção `DeprecationWarning` é levantada quando `exec_module()` está definido, mas `create_module()` não.

Alterado na versão 3.6: Uma exceção `ImportError` é levantada quando `exec_module()` está definido, mas `create_module()` não.

Alterado na versão 3.10: O uso de `load_module()` vai levantar `ImportWarning`.

### 5.4.2. Submódulos

Quando um submódulo é carregado usando qualquer mecanismo (por exemplo, APIs `importlib`, as instruções `import` ou `import-from`, ou `__import__()` embutidas) uma ligação é colocada no espaço de nomes do módulo pai para o objeto submódulo. Por exemplo, se o pacote `spam` tiver um submódulo `foo`, após importar `spam.foo`, `spam` terá um atributo `foo` que está vinculado ao submódulo. Digamos que você tenha a seguinte estrutura de diretórios:

    spam/
        __init__.py
        foo.py

e `spam/__init__.py` tem a seguinte linha:

    from .foo import Foo

então executar o seguinte coloca ligações de nome para `foo` e `Foo` no módulo `spam`:

    >>> import spam
    >>> spam.foo
    <module 'spam.foo' from '/tmp/imports/spam/foo.py'>
    >>> spam.Foo
    <class 'spam.foo.Foo'>

Dadas as conhecidas regras de ligação de nomes do Python, isso pode parecer surpreendente, mas na verdade é um recurso fundamental do sistema de importação. A propriedade invariante é que se você tiver `sys.modules['spam']` e `sys.modules['spam.foo']` (como faria após a importação acima), o último deve aparecer como o atributo `foo` do primeiro.

### 5.4.3. Especificação do módulo

O mecanismo de importação utiliza diversas informações sobre cada módulo durante a importação, principalmente antes do carregamento. A maior parte das informações é comum a todos os módulos. O propósito de uma especificação de módulo (spec) é encapsular essas informações relacionadas à importação por módulo.

Usar uma especificação durante a importação permite que o estado seja transferido entre componentes do sistema de importação, por exemplo. entre o localizador que cria a especificação do módulo e o carregador que o executa. Mais importante ainda, permite que o mecanismo de importação execute as operações inerentes de carregamento, enquanto que sem uma especificação de módulo o carregador tinha essa responsabilidade.

A especificação do módulo é exposta como o atributo `__spec__` em um objeto módulo. Veja `ModuleSpec` para detalhes sobre o conteúdo da especificação do módulo.

Novo na versão 3.4.

### 5.4.4. Atributos de módulo relacionados à importação

O mecanismo de importação preenche esses atributos em cada objeto do módulo durante o carregamento, com base na especificação do módulo, antes que o carregador execute o módulo.

__name__

  O atributo `__name__` deve ser definido como o nome totalmente qualificado do módulo. Este nome é usado para identificar exclusivamente o módulo no sistema de importação.

__loader__

  O atributo `__loader__` deve ser definido para o objeto carregador que o mecanismo de importação usou ao carregar o módulo. Isto é principalmente para introspecção, mas pode ser usado para funcionalidades adicionais específicas do carregador, por exemplo, obter dados associados a um carregador.

__package__

  The module’s `__package__` attribute must be set. Its value must be a string, but it can be the same value as its `__name__`. When the module is a package, its `__package__` value should be set to its `__name__`. When the module is not a package, `__package__` should be set to the empty string for top-level modules, or for submodules, to the parent package’s name. See PEP 366 for further details.

  This attribute is used instead of `__name__` to calculate explicit relative imports for main modules, as defined in PEP 366. It is expected to have the same value as `__spec__.parent`.

  Alterado na versão 3.6: Espera-se que o valor de `__package__` seja o mesmo que `__spec__.parent`.

__spec__

  O atributo `__spec__` deve ser definido para a especificação do módulo que foi usada ao importar o módulo. Definir `__spec__` apropriadamente se aplica igualmente a módulos inicializados durante a inicialização do interpretador. A única exceção é `__main__`, onde `__spec__` é definido como None em alguns casos.

  When `__package__` is not defined, `__spec__.parent` is used as a fallback.

  Novo na versão 3.4.

  Alterado na versão 3.6: `__spec__.parent` é usado como uma alternativa quando `__package__` não está definido.

__path__

  Se o módulo for um pacote (normal ou espaço de nomes), o atributo `__path__` do objeto do módulo deve ser definido. O valor deve ser iterável, mas pode estar vazio se `__path__` não tiver mais significado. Se `__path__` não estiver vazio, ele deverá produzir strings quando iterado. Mais detalhes sobre a semântica de `__path__` são fornecidos abaixo.

  Módulos que não são de pacote não devem ter um atributo `__path__`.

__file__

__cached__

  `__file__` é opcional (se definido, o valor deve ser uma string). Indica o nome do caminho do arquivo do qual o módulo foi carregado (se carregado de um arquivo) ou o nome do caminho do arquivo da biblioteca compartilhada para módulos de extensão carregados dinamicamente de uma biblioteca compartilhada. Pode estar faltando para certos tipos de módulos, como módulos C que estão estaticamente vinculados ao interpretador, e o sistema de importação pode optar por deixá-lo sem definição se não tiver significado semântico (por exemplo, um módulo carregado de um banco de dados).

  Se `__file__` estiver definido então o atributo `__cached__` também pode ser definido, que é o caminho para qualquer versão compilada do código (por exemplo, arquivo compilado por byte). O arquivo não precisa existir para configurar esse atributo; o caminho pode simplesmente apontar para onde o arquivo compilado existiria (veja PEP 3147).

  Observe que `__cached__` pode ser definido mesmo se `__file__` não estiver definido. No entanto, esse cenário é bastante atípico. Em última análise, o carregador é o que faz uso da especificação do módulo fornecida pelo localizador (do qual `__file__` e `__cached__` são derivados). Portanto, se um carregador puder carregar a partir de um módulo em cache, mas não carregar a partir de um arquivo, esse cenário atípico poderá ser apropriado.

### 5.4.5. module.__path__

Por definição, se um módulo possui um atributo `__path__`, ele é um pacote.

O atributo `__path__` de um pacote é usado durante as importações de seus subpacotes. Dentro do mecanismo de importação, funciona da mesma forma que `sys.path`, ou seja, fornecendo uma lista de locais para procurar módulos durante a importação. Entretanto, `__path__` normalmente é muito mais restrito que `sys.path`.

`__path__` deve ser um iterável de strings, mas pode estar vazio. As mesmas regras usadas para `sys.path` também se aplicam ao `__path__` de um pacote, e `sys.path_hooks` (descrito abaixo) são consultados ao percorrer o `__path__` de um pacote.

O arquivo `__init__.py` de um pacote pode definir ou alterar o atributo `__path__` do pacote, e esta era tipicamente a forma como os pacotes de espaço de nomes eram implementados antes de PEP 420. Com a adoção da PEP 420, os pacotes de espaço de nomes não precisam mais fornecer arquivos `__init__.py` contendo apenas código de manipulação de `__path__`; o mecanismo de importação define automaticamente `__path__` corretamente para o pacote de espaço de nomes.

### 5.4.6. Representações do módulo

Por padrão, todos os módulos têm uma representação (repr) utilizável, no entanto, dependendo dos atributos definidos acima e da especificação do módulo, você pode controlar mais explicitamente a representação dos objetos módulo.

Se o módulo tiver uma especificação (`__spec__`), o mecanismo de importação tentará gerar uma representação a partir dele. Se isso falhar ou não houver nenhuma especificação, o sistema de importação criará uma representação padrão usando qualquer informação disponível no módulo. Ele tentará usar `module.__name__`, `module.__file__` e `module.__loader__` como entrada para a representação, com padrões para qualquer informação que esteja faltando.

Arquivo estão as exatas regras usadas:

- Se o módulo tiver um atributo `__spec__`, a informação na especificação é usada para gerar a representação. Os atributos “name”, “loader”, “origin” e “has_location” são consultados.

- Se o módulo tiver um atributo `__file__`, ele será usado como parte da representação do módulo.

- Se o módulo não tem `__file__` mas tem um `__loader__` que não seja `None`, então a representação do carregador é usado como parte da representação do módulo.

- Caso contrário, basta usar o `__name__` do módulo na representação.

Alterado na versão 3.4: Use of `loader.module_repr()` has been deprecated and the module spec is now used by the import machinery to generate a module repr.

For backward compatibility with Python 3.3, the module repr will be generated by calling the loader’s `module_repr()` method, if defined, before trying either approach described above. However, the method is deprecated.

Alterado na versão 3.10: Calling `module_repr()` now occurs after trying to use a module’s `__spec__` attribute but before falling back on `__file__`. Use of `module_repr()` is slated to stop in Python 3.12.

### 5.4.7. Invalidação de bytecode em cache

Antes do Python carregar o bytecode armazenado em cache de um arquivo `.pyc`, ele verifica se o cache está atualizado com o arquivo fonte `.py`. Por padrão, o Python faz isso armazenando o registro de data e hora da última modificação da fonte e o tamanho no arquivo de cache ao escrevê-lo. No tempo de execução, o sistema de importação valida o arquivo de cache verificando os metadados armazenados no arquivo de cache em relação aos metadados do código-fonte.

Python também oferece suporte a arquivos de cache “baseados em hash”, que armazenam um hash do conteúdo do arquivo fonte em vez de seus metadados. Existem duas variantes de arquivos `.pyc` baseados em hash: verificados e não verificados. Para arquivos `.pyc` baseados em hash verificados, o Python valida o arquivo de cache fazendo hash do arquivo fonte e comparando o hash resultante com o hash no arquivo de cache. Se um arquivo de cache baseado em hash verificado for inválido, o Python o regenerará e gravará um novo arquivo de cache baseado em hash verificado. Para arquivos `.pyc` baseados em hash não verificados, o Python simplesmente presume que o arquivo de cache é válido, se existir. O comportamento de validação de arquivos `.pyc` baseados em hash pode ser substituído pelo sinalizador `--check-hash-based-pycs`.

Alterado na versão 3.7: Adicionados arquivos `.pyc` baseados em hash. Anteriormente, o Python oferecia suporte apenas à invalidação de caches de bytecode baseada em registro de data e hora.

## 5.5. O localizador baseado no caminho

Conforme mencionado anteriormente, Python vem com vários localizadores de metacaminho padrão. Um deles, chamado localizador baseado no caminho (`PathFinder`), pesquisa um caminho de importação, que contém uma lista de entradas de caminho. Cada entrada de caminho nomeia um local para procurar módulos.

O próprio localizador baseado no caminho não sabe como importar nada. Em vez disso, ele percorre as entradas de caminho individuais, associando cada uma delas a um localizador de entrada de caminho que sabe como lidar com esse tipo específico de caminho.

O conjunto padrão de localizadores de entrada de caminho implementa toda a semântica para localizar módulos no sistema de arquivos, manipulando tipos de arquivos especiais, como código-fonte Python (arquivos `.py`), código de bytes Python (arquivos `.pyc`) e bibliotecas compartilhadas (por exemplo, arquivos `.so`). Quando suportado pelo módulo `zipimport` na biblioteca padrão, os localizadores de entrada de caminho padrão também lidam com o carregamento de todos esses tipos de arquivos (exceto bibliotecas compartilhadas) de arquivos zip.

As entradas de caminho não precisam ser limitadas aos locais do sistema de arquivos. Eles podem referir-se a URLs, consultas de banco de dados ou qualquer outro local que possa ser especificado como uma string.

O localizador baseado no caminho fornece ganchos e protocolos adicionais para que você possa estender e personalizar os tipos de entradas de caminho pesquisáveis. Por exemplo, se você quiser oferecer suporte a entradas de caminho como URLs de rede, poderá escrever um gancho que implemente a semântica HTTP para localizar módulos na web. Este gancho (um chamável) retornaria um localizador de entrada de caminho suportando o protocolo descrito abaixo, que foi então usado para obter um carregador para o módulo da web.

Uma palavra de advertência: esta seção e a anterior usam o termo localizador, distinguindo-os usando os termos localizador de metacaminho e localizador de entrada de caminho. Esses dois tipos de localizadores são muito semelhantes, oferecem suporte a protocolos semelhantes e funcionam de maneira semelhante durante o processo de importação, mas é importante ter em mente que eles são sutilmente diferentes. Em particular, os localizadores de metacaminho operam no início do processo de importação, conforme a travessia de `sys.meta_path`.

Por outro lado, os localizadores de entrada de caminho são, em certo sentido, um detalhe de implementação do localizador baseado no caminho e, de fato, se o localizador baseado no caminho fosse removido de `sys.meta_path`, nenhuma semântica do localizador de entrada de caminho seria ser invocado.

### 5.5.1. Localizadores de entrada de caminho

O localizador baseado no caminho é responsável por encontrar e carregar módulos e pacotes Python cuja localização é especificada com uma string entrada de caminho. A maioria das entradas de caminho nomeiam locais no sistema de arquivos, mas não precisam ser limitadas a isso.

Como um localizador de metacaminho, o localizador baseado no caminho implementa o protocolo `find_spec()` descrito anteriormente, no entanto, ele expõe ganchos adicionais que podem ser usados para personalizar como os módulos são encontrados e carregado do caminho de importação.

Três variáveis são usadas pelo localizador baseado no caminho, `sys.path`, `sys.path_hooks` e `sys.path_importer_cache`. Os atributos `__path__` em objetos de pacote também são usados. Eles fornecem maneiras adicionais de personalizar o mecanismo de importação.

`sys.path` contém uma lista de strings fornecendo locais de pesquisa para módulos e pacotes. Ele é inicializado a partir da variável de ambiente `PYTHONPATH` e vários outros padrões específicos de instalação e implementação. Entradas em `sys.path` podem nomear diretórios no sistema de arquivos, arquivos zip e potencialmente outros “locais” (veja o módulo `site`) que devem ser pesquisados por módulos, como URLs, ou consultas ao banco de dados. Apenas strings devem estar presentes em `sys.path`; todos os outros tipos de dados são ignorados.

O localizador baseado no caminho é um localizador de metacaminho, então o mecanismo de importação inicia a pesquisa no caminho de importação chamando o método `find_spec()` do localizador baseado no caminho conforme descrito anteriormente. Quando o argumento `path` para `find_spec()` for fornecido, será uma lista de caminhos de string a serem percorridos – normalmente o atributo `__path__` de um pacote para uma importação dentro desse pacote. Se o argumento `path` for `None`, isso indica uma importação de nível superior e `sys.path` é usado.

The path based finder iterates over every entry in the search path, and for each of these, looks for an appropriate path entry finder (`PathEntryFinder`) for the path entry. Because this can be an expensive operation (e.g. there may be `stat()` call overheads for this search), the path based finder maintains a cache mapping path entries to path entry finders. This cache is maintained in `sys.path_importer_cache` (despite the name, this cache actually stores finder objects rather than being limited to importer objects). In this way, the expensive search for a particular path entry location’s path entry finder need only be done once. User code is free to remove cache entries from `sys.path_importer_cache` forcing the path based finder to perform the path entry search again [3].

Se a entrada de caminho não estiver presente no cache, o localizador baseado no caminho itera sobre cada chamável em `sys.path_hooks`. Cada um dos ganchos de entrada de caminho nesta lista é chamado com um único argumento, a entrada de caminho a ser pesquisada. Este chamável pode retornar um localizador de entrada de caminho que pode manipular a entrada de caminho ou pode levantar `ImportError`. Um `ImportError` é usado pelo localizador baseado no caminho para sinalizar que o gancho não consegue encontrar um localizador de entrada de caminho para aquela entrada de caminho. A exceção é ignorada e a iteração com o caminho de importação continua. O gancho deve esperar um objeto string ou bytes; a codificação de objetos bytes depende do gancho (por exemplo, pode ser uma codificação de sistema de arquivos, UTF-8 ou outra coisa) e, se o gancho não puder decodificar o argumento, ele deve levantar `ImportError`.

Se a iteração `sys.path_hooks` terminar sem que nenhum localizador de entrada de caminho seja retornado, o método `find_spec()` do localizador baseado no caminho armazenará `None` em `sys.path_importer_cache` (para indicar que não há um localizador para esta entrada de caminho) e retornará `None`, indicando que este localizador de metacaminho não conseguiu encontrar o módulo.

Se um localizador de entrada de caminho for retornado por um dos chamáveis de gancho de entrada de caminho ​​em `sys.path_hooks`, então o seguinte protocolo é usado para solicitar ao localizador uma especificação de módulo, que é então usada ao carregar o módulo.

O diretório de trabalho atual – denotado por uma string vazia – é tratado de forma ligeiramente diferente de outras entradas em `sys.path`. Primeiro, se o diretório de trabalho atual for considerado inexistente, nenhum valor será armazenado em `sys.path_importer_cache`. Segundo, o valor para o diretório de trabalho atual é pesquisado novamente para cada pesquisa de módulo. Terceiro, o caminho usado para `sys.path_importer_cache` e retornado por `importlib.machinery.PathFinder.find_spec()` será o diretório de trabalho atual real e não a string vazia.

### 5.5.2. Protocolo do localizador de entrada de caminho

Para dar suporte a importações de módulos e pacotes inicializados e também contribuir com partes para pacotes de espaço de nomes, os localizadores de entrada de caminho devem implementar o método `find_spec()`.

`find_spec()` recebe dois argumentos: o nome totalmente qualificado do módulo que está sendo importado e o módulo de destino (opcional). `find_spec()` retorna uma especificação totalmente preenchida para o módulo. Esta especificação sempre terá “loader” definido (com uma exceção).

To indicate to the import machinery that the spec represents a namespace portion, the path entry finder sets “submodule_search_locations” to a list containing the portion.

Alterado na versão 3.4: `find_spec()` replaced `find_loader()` and `find_module()`, both of which are now deprecated, but will be used if `find_spec()` is not defined.

Os localizadores de entrada de caminho mais antigos podem implementar um desses dois métodos descontinuados em vez de `find_spec()`. Os métodos ainda são respeitados para fins de compatibilidade com versões anteriores. No entanto, se `find_spec()` for implementado no localizador de entrada de caminho, os métodos legados serão ignorados.

`find_loader()` takes one argument, the fully qualified name of the module being imported. `find_loader()` returns a 2-tuple where the first item is the loader and the second item is a namespace portion.

Para compatibilidade com versões anteriores de outras implementações do protocolo de importação, muitos localizadores de entrada de caminho também dão suporte ao mesmo método tradicional `find_module()` que os localizadores de metacaminho. No entanto, os métodos `find_module()` do localizador de entrada de caminho nunca são chamados com um argumento `path` (espera-se que eles registrem as informações de caminho apropriadas da chamada inicial para o gancho de caminho).

O método `find_module()` em localizadores de entrada de caminho foi descontinuado, pois não permite que o localizador de entrada de caminho contribua com porções para pacotes de espaço de nomes. Se `find_loader()` e `find_module()` existirem em um localizador de entrada de caminho, o sistema de importação sempre chamará `find_loader()` em preferência a `find_module()`.

Alterado na versão 3.10: Calls to `find_module()` and `find_loader()` by the import system will raise `ImportWarning`.

## 5.6. Substituindo o sistema de importação padrão

O mecanismo mais confiável para substituir todo o sistema de importação é excluir o conteúdo padrão de `sys.meta_path`, substituindo-o inteiramente por um gancho de metacaminho personalizado.

Se for aceitável alterar apenas o comportamento de instruções de importação sem afetar outras APIs que acessam o sistema de importação, então substituir a função embutida `__import__()` pode ser suficiente. Essa técnica também pode ser empregada no nível do módulo para alterar apenas o comportamento de instruções de importação dentro desse módulo.

Para impedir seletivamente a importação de alguns módulos de um gancho no início do metacaminho (em vez de desabilitar o sistema de importação padrão completamente), é suficiente levantar `ModuleNotFoundError` diretamente de `find_spec()` em vez de retornar `None`. O último indica que a busca do metacaminho deve continuar, enquanto levantar uma exceção a encerra imediatamente.

## 5.7. Importações relativas ao pacote

Importações relativas usam caracteres de ponto no início. Um único ponto no início indica uma importação relativa, começando com o pacote atual. Dois ou mais pontos no início indicam uma importação relativa para o(s) pai(s) do pacote atual, um nível por ponto após o primeiro. Por exemplo, dado o seguinte layout de pacote:

    package/
        __init__.py
        subpackage1/
            __init__.py
            moduleX.py
            moduleY.py
        subpackage2/
            __init__.py
            moduleZ.py
        moduleA.py

Em `subpackage1/moduleX.py` ou `subpackage1/__init__.py`, as seguintes são importações relativas válidas:

    from .moduleY import spam
    from .moduleY import spam as ham
    from . import moduleY
    from ..subpackage1 import moduleY
    from ..subpackage2.moduleZ import eggs
    from ..moduleA import foo

Importações absolutas podem usar a sintaxe `import <>` ou `from <> import <>`, mas importações relativas podem usar apenas a segunda forma; o motivo para isso é que:

    import XXX.YYY.ZZZ

deve expor `XXX.YYY.ZZZ` como uma expressão utilizável, mas .moduleY não é uma expressão válida.

## 5.8. Considerações especiais para __main__

O módulo `__main__` é um caso especial em relação ao sistema de importação do Python. Conforme observado em em outro lugar, o módulo `__main__` é inicializado diretamente na inicialização do interpretador, muito parecido com `sys` e `builtins`. No entanto, diferentemente desses dois, ele não se qualifica estritamente como um módulo integrado. Isso ocorre porque a maneira como `__main__` é inicializado depende dos sinalizadores e outras opções com as quais o interpretador é invocado.

### 5.8.1. __main__.__spec__

Dependendo de como `__main__` é inicializado, `__main__.__spec__` é definido apropriadamente ou como `None`.

Quando o Python é iniciado com a opção `-m`, `__spec__` é definido como a especificação do módulo ou pacote correspondente. `__spec__` também é preenchido quando o módulo `__main__` é carregado como parte da execução de um diretório, arquivo zip ou outra entrada `sys.path`.

Nos demais casos, `__main__.__spec__` é definido como `None`, pois o código usado para preencher o `__main__` não corresponde diretamente a um módulo importável:

- prompt interativo

- opção `-c`

- executar a partir de stdin

- executar diretamente de um arquivo de código-fonte ou bytecode

Note que `__main__.__spec__` é sempre `None` no último caso, mesmo se o arquivo pudesse ser importado diretamente como um módulo. Use a opção `-m` se metadados de módulo válidos forem desejados em `__main__`.

Note também que mesmo quando `__main__` corresponde a um módulo importável e `__main__.__spec__` é definido adequadamente, eles ainda são considerados módulos distintos. Isso se deve ao fato de que os blocos protegidos por verificações `if __name__ == "__main__":` são executados somente quando o módulo é usado para preencher o espaço de nomes `__main__`, e não durante a importação normal.

## 5.9. Referências

O maquinário de importação evoluiu consideravelmente desde os primeiros dias do Python. A especificação original para pacotes ainda está disponível para leitura, embora alguns detalhes tenham mudado desde a escrita desse documento.

A especificação original para `sys.meta_path` era PEP 302, com extensão subsequente em PEP 420.

PEP 420 introduced namespace packages for Python 3.3. PEP 420 also introduced the `find_loader()` protocol as an alternative to `find_module()`.

PEP 366 descreve a adição do atributo `__package__` para importações relativas explícitas em módulos principais.

PEP 328 introduziu importações relativas absolutas e explícitas e inicialmente propôs `__name__` para semântica. PEP 366 eventualmente especificaria `__package__`.

PEP 338 define módulos de execução como scripts.

PEP 451 adiciona o encapsulamento do estado de importação por módulo em objetos de especificação. Ele também descarrega a maioria das responsabilidades inerentes dos carregadores de volta para o maquinário de importação. Essas mudanças permitem a descontinuação de várias APIs no sistema de importação e também a adição de novos métodos para localizadores e carregadores.

Notas de rodapé

[1]

Veja `types.ModuleType`.

[2]

A implementação de importlib evita usar o valor de retorno diretamente. Em vez disso, ela obtém o objeto do módulo procurando o nome do módulo em `sys.modules`. O efeito indireto disso é que um módulo importado pode substituir a si mesmo em `sys.modules`. Esse é um comportamento específico da implementação que não tem garantia de funcionar em outras implementações do Python.

[3]

In legacy code, it is possible to find instances of `imp.NullImporter` in the `sys.path_importer_cache`. It is recommended that code be changed to use `None` instead. See Porting Python code for more details.