Inside Flask - flask 扩展加载过程

flask 扩展（插件）通常是以 flask_<扩展名字> 为扩展的 python 包名，而使用时，可用 import flask.ext.<扩展名> 来导入扩展包。一般使用方法见 flask 扩展。在最新的 0.11.1 代码中，不建议使用 flask.ext 加载扩展，可通过 flask_xxx 的名字直接调用扩展，那样就不需要 flask 自带的扩展机制，但了解一下原来的扩展实现机制还是很有意思的。

flask 在处理这些扩展的代码在 flask/ext 和 flask/exthook.py 中。

在 ext 包的 __init__.py 中，定义了一个 setup 函数 ::

def setup():
    from ..exthook import ExtensionImporter
    importer = ExtensionImporter(['flask_%s', 'flaskext.%s'], __name__)
    importer.install()

然后就执行 setup 函数，并删除 setup 函数。setup 函数创建一个 flask.exhook.ExtensionImporter ，这个对象是真正执行扩展包导入的地方。

ExtensionImporter使用到 python 本身的模块搜索机制。我们知道 sys.path 是 python 的模块搜索路径，使用 import 导入模块时从 sys.path 列表中逐个查找。而 sys.meta_path 从字面看是元路径，在搜索时优先于 sys.path （或者默认的隐式模块加载器）。meta_path 里面定义其实不是路径，而是模块搜索类 finder 的列表。finder 包含 find_loader 或 find_module 方法，用于查找对应模块加载器 loader，最后调用 loader 提供的 load_module 方法加载模块（注册到 sys.modules）。

ExtensionImporter 既是 finder 同时也是 loader。setup 函数在初始化ExtensionImporter 时，传入了一个扩展包名模式列表和当前模块的名字（flask.ext）。 flask.ext 在这里是作为一个包装器模块（必须条件）， importer 把扩展模块挂在这个模块的名字之下。['flask_%s', 'flaskext.%s'] 则是搜索实际模块名时用的字符串模板，如 flask.ext.sqlalchemy 则会转换为真实模块名 flask_sqlalchemy 或 flaskext.sqlalchemy ，并尝试 import （在下文中分析）。

首先，setup 函数调用 importer 的 install 方法，让 importer 把自己注册到 sys.meta_path 中成为一个 finder ::

def install(self):
    sys.meta_path[:] = [x for x in sys.meta_path if self != x] + [self]

那么，当代码中调用 from flask.ext.sqlalchemy import xxx 时，ExtensionImporter 的 find_module 函数被调用，并返回自身作为 loader ::

def find_module(self, fullname, path=None):
    if fullname.startswith(self.prefix) and \
       fullname != 'flask.ext.ExtDeprecationWarning':
        return self

然后，按照模块导入的流程，load_module 函数被调用。

def load_module(self, fullname):
    if fullname in sys.modules:
        return sys.modules[fullname]
    ...

fullname 是模块全名 flask.ext.sqlalchemy。在加载模块时，先从 sys.modules 查看是否已加载，如果未有加载，那么将 fullname 去掉 flask.ext前缀，并转换为真实的模块名 ::

# 去掉前缀
modname = fullname.split('.', self.prefix_cutoff)[self.prefix_cutoff]
...
# 尝试加载真实模块
for path in self.module_choices:
    realname = path % modname
    try:
        __import__(realname)
    ...
# 更新 sys.modules
module = sys.modules[fullname] = sys.modules[realname]
...
return module

至此，整个扩展模块的加载过程成功完成。