面试题：Python自定义导入器及元路径导入

Question

在Python中，如何实现一个自定义导入器，利用元路径导入机制来导入模块？例如，假设你要实现一种从数据库中读取Python代码并作为模块导入的功能，描述整体实现思路，并给出关键代码片段。

Answer 1

实现思路

1. 创建元路径导入器类：该类需要实现find_spec方法，这个方法是元路径导入机制的核心，用于查找模块的规格说明（ModuleSpec）。
2. 在find_spec方法中：
   • 检查要导入的模块名称是否符合要求。
   • 从数据库中读取相应的Python代码。
   • 创建一个ModuleSpec对象，该对象包含如何创建模块的信息。
3. 将自定义导入器添加到sys.meta_path：这样Python在导入模块时会使用自定义导入器进行查找。

关键代码片段

import sys
import types
from importlib.abc import MetaPathFinder, Loader
from importlib.machinery import ModuleSpec


# 模拟从数据库获取代码
def get_code_from_db(module_name):
    # 这里应该是实际从数据库查询并返回代码的逻辑
    # 示例返回一个简单的模块代码
    if module_name == 'example_module':
        return "def example_function(): return 'Hello from example module'"
    return None


class DatabaseMetaPathFinder(MetaPathFinder):
    def find_spec(self, fullname, path, target=None):
        code = get_code_from_db(fullname)
        if code is not None:
            def exec_module(module):
                exec(code, module.__dict__)

            return ModuleSpec(fullname, Loader(exec_module=exec_module))
        return None


sys.meta_path.append(DatabaseMetaPathFinder())

在上述代码中：

1. get_code_from_db函数模拟从数据库获取代码的逻辑。
2. DatabaseMetaPathFinder类实现了MetaPathFinder接口，find_spec方法负责查找模块规格说明。
3. 最后将DatabaseMetaPathFinder的实例添加到sys.meta_path，使自定义导入器生效。

之后就可以像导入普通模块一样导入从数据库获取代码的模块，例如：

import example_module
print(example_module.example_function())