Python实现模块热加载

为什么需要热加载

在某些情况，你可能不希望关闭Python进程并重新打开，或者你无法重新启动Python，这时候就需要实现实时修改代码实时生效，而不用重新启动Python

在我的需求下，这个功能非常重要，我将Python注入到了其他进程，并作为一个线程运行。如果我想关闭Python，要么杀死Python相关的线程，要么重新启动进程，这都比较麻烦。所以当我修改完代码后，热加载代码是最方便的方法

Python中的导入机制

我们重复导入一个库时，第二次导入时并没有运行库里面的代码，比如先写一个a.py,在里面写一行代码print("a模块加载")，然后在写一个b.py, 里面写两行import a。即使你在多线程中再导入一遍a模块，也不会打印。例如下面的代码：

import a
import threading
print(id(a))

def test():
    import a
    print(id(a))

threading.Thread(target=test).start()

可以看到a的id是一样的，也就是同一个对象。

为什么会这样呢？这和Python的模块导入机制有关，Python会在sys.modules这个字典里存储着所有的全局模块，当你导入一个新模块时，他会先查找sys.modules里有没有这个模块，如果没有再导入，如果有就在当前代码增加个引用。举个最简单的例子:

a.py

print("a模块加载")

def aa():
    print("a模块中的aa方法被加载")

b.py

import sys
a = sys.modules["a"]
a.aa()

c.py

import a
import b

先导入a模块，这样sys.modules已经有了a模块，你就可以使用sys.modules["a"]来使用a模块，它和import a基本是一样的。如果你先import b就会发现sys.modules不存在a

重新导入模块1

既然知道它是先查找sys.modules，那我在导入之前，先删除掉里面的a再导入就可以了

import a
import sys
del sys.modules["a"]
import a

这样就能重新加载模块

重新导入模块2

Python基础库也提供了一个方法重新加载模块:

import a
import importlib

importlib.reload(a)

看一下内部代码是怎么实现的：

逻辑也比较简单， 先看sys.modules里有没有这个模块，如果有就使用_bootstrap._exec导入模块。我们是不是也可以通过_bootstrap._exec来重新导入模块，可以但不建议，因为下划线开头的模块或者函数都是不建议外部使用的，这些接口可能在版本更新后变动比较频繁

无法热加载的情况

__main__模块无法热加载。当你执行python a.py，这个a.py文件是无法热加载的，它并没有作为模块导入，在sys.modules的名称就是__main__

如果你在__main__使用from a import A导入的类，即使a模块重新加载，__main__里面的A也不会改变

热加载无法影响已经实例化的对象，比如你修改了模块里面的类代码，但是已经在__main__里实例化了这个类对象，并且一直使用未释放，它的逻辑在热加载之后不会受影响。

函数级热加载

要想实现函数、方法乃至对象级别的热加载，得修改内存中的Python对象。有一个项目实现了这种，有兴趣的可以看：https://github.com/breuleux/jurigged

我的需求没有这么细，就不测试了

监听文件变化

我选择的是watchdog，另一个pyinotify不支持Windows。

watchdog在Windows上有点小bug，修改文件会触发两次事件。搜到一个解决方案：不使用默认的事件触发，而是利用文件快照，每隔一段时间做一次比对。原文链接：Python神器watchdog(监控文件变化)，我测试了一下效果很好。

源码

完整的源码就不放了，具体可以看：https://github.com/kanadeblisst00/module_hot_loading

国内仓库：kanadeblisst/module_hot_loading: Python模块热加载 - module_hot_loading - Gitea: Git with kanadeblisst

安装

pip install module-hot-loading

使用

from threading import Event
from module_hot_loading import monitor_dir


if __name__ == "__main__":
    event = Event()
    event.set()
    path = "."
    monitor_dir(path, event, __file__, interval=2, only_import_exist=False)
    

monitor_dir的参数:

1. 需要监控的目录路径
2. 停止监控的事件信号
3. __main__的代码文件路径
4. interval: 每隔几秒打一次文件快照做比对
5. only_import_exist: 只重新加载已经导入的模块