套件還是資料夾？Python __init__.py 與命名空間套件全解析

琳

What's __init__.py file for?

ChatGPT

在 Python 中，__init__.py 的主要用途是將一個目錄標記為「套件」（package），讓解譯器知道可以從裡面載入模組。以下重點說明它的功用：

1. 標記套件
   在 Python 2 和早期的 Python 3，只要該目錄下有 __init__.py，Python 就會把它當成一個套件處理，否則無法直接用 import mypackage.module 的語法載入。

2. 初始化套件
   你可以在 __init__.py 裡放一些執行時就要跑的程式碼，例如：

   # mypackage/__init__.py
   print("載入 mypackage…")
   from .submodule import helper  # 方便使用者直接 import mypackage.helper
   __all__ = ["submodule", "utils"]  # 指定 from mypackage import * 時要暴露的子模組
   

   這樣使用者在 import mypackage 時，就會先執行這些初始化邏輯。

3. 統一暴露介面
   透過 __all__、或在 __init__.py 中重新導入（alias）子模組／物件，可以隱藏套件內部結構，只暴露核心 API。例如：

   # mypackage/__init__.py
   from .core import Foo, Bar
   __all__ = ["Foo", "Bar"]
   

   使用者只要 from mypackage import *，就只會拿到 Foo、Bar。

4. 支援命名空間套件（Namespace Packages）
   自 Python 3.3 起，如果你想要跨多個目錄結合成同一個套件，就可以不放 __init__.py，稱為「命名空間套件」。它可以讓不同安裝來源（如不同套件）共用同個套件名稱。

   注意：如果你需要在套件初始化時執行程式，或想要完全支援舊版 Python，就還是要放一個空檔案 __init__.py。

5. 最佳實踐

   • 空檔案即可：若只是想標記套件，檔案可以留空。
   • 輕量化：避免在裡面放太多邏輯，複雜初始化最好移到專門的模組裡。
   • 清晰 API：透過 __all__ 管理暴露介面，讓 import 更直覺。

ChatGPT

簡而言之，__init__.py 是 Python 套件的「門面」與「開關」，決定目錄能否被視為套件，並且可以在載入時執行必要初始化或重新導出子模組。

琳

explain 命名空間套件（Namespace Packages）

ChatGPT

命名空間套件（Namespace Packages）是在 Python 3.3 以後引入，目的是讓同一個「套件名稱」可以分散在多個實體目錄或不同發行版上，解決傳統套件只能綁定到一個資料夾的限制。具體要點如下：

1. 隱式套件

   • 不需要 __init__.py 檔案，只要一個目錄符合套件名稱結構，即可被當成 namespace package。
   • 當你執行 import foo.bar 時，Python 會在所有配置的路徑（如 sys.path）中，收集所有含有 foo/bar 子目錄的路徑，把它們「合併」成一個虛擬套件。

2. 跨套件整合

   • 不同的第三方套件都可以往同一 namespace 下安裝子模組。例如：

     site-packages/pkgA/spkg/utils.py
     site-packages/pkgB/spkg/models.py
     

     即使兩者分屬不同發行版，使用者只要 import spkg.utils, spkg.models 都能載入。

3. 使用場景

   • 大型商業專案：多人團隊各自維護不同模組，但統一放在同一邏輯名稱空間下。
   • 插件架構：主程式定義 plugins namespace，外部套件都以 plugins.xxx 命名，透過自動搜尋載入。

4. 限制與注意

   • 不能在這個類型套件裡放初始化程式碼──因為沒有 __init__.py，無法執行任何套件層級的邏輯。
   • 若真的需要初始化行為，仍須在子模組或另行設計機制（如 entry point）處理。
   • 若誤把空目錄當 namespace，或混用隱式＋顯式（同時有 __init__.py），可能導致載入順序或相依性問題，建議結構規劃要謹慎。

5. 怎麼建立？

   • 只要在你的套件目錄裡不放 __init__.py，並確保該路徑在 sys.path 中即可。

   • 例如：

     /project-root/
       └── myapp/
           └── feature_a/      ← 不含 __init__.py
           └── feature_b/      ← 不含 __init__.py
     

     這樣 import myapp.feature_a、import myapp.feature_b 都會被認作同一個 namespace。

ChatGPT

命名空間套件讓你把一個「套件」拆散到多個地方、分散維護，但也犧牲了套件層級初始化的能力。使用前要想清楚：你需要的是彈性拆分，還是集中管理？如果後者，就老實地加個空的 __init__.py 吧，別讓 namespace 玩得太離譜。

琳

如果我沒有初始化套件的需求，也不在意統一暴露介面和命名空間套件，不放 __init__.py 是否有其它負面考量?

ChatGPT

即便你不需要在套件載入時執行任何初始化程式，也不在意用 __all__ 暴露介面、或跨多個路徑共用同一個命名空間，完全省略 __init__.py 還是有一些潛在的負面考量：

1. 向下相容性

   • 只有 Python 3.3 以後支援隱式命名空間套件（PEP 420）。若你的專案需要同時在 Python 2 或更舊的 3.2− 版本上跑，就一定要加上空的 __init__.py，否則無法匯入套件。

2. 相對匯入（relative imports）

   • 只有在真正的「套件」（即含 __init__.py 的目錄）裡，相對匯入才會如預期運作。若省略了，某些工具（或執行環境）在結合測試或打包時，可能會把你的子模組當成獨立 module，導致 from .submod import X 失敗。

3. 打包與部署工具偵測

   • 很多工具（像是 setuptools 的 find_packages()、pytest 自動發現 test modules、Sphinx 文件產生、甚至某些 CI/CD pipeline）都是透過尋找目錄下的 __init__.py 來判斷「這是一個 package」。省略後，這些工具有可能：

     • 跳過你的子目錄，不當作套件載入
     • 無法帶進型別檢查（mypy）或換測試覆蓋率（coverage）報告
     • 打包時漏掉某些模組

4. IDE 與靜態分析支援

   • 大多數 IDE（如 PyCharm、VSCode + Pylance）在瀏覽專案結構、提供自動補全或重構時，也會參考 __init__.py 來判斷套件。省略可能降低開發效率（自動完成、跳轉定義、導出重命名等功能不穩定）。

5. 專案結構的可讀性

   • 其他開發者看到有 __init__.py 時，直覺上會明白「這是一個 package」。如果什麼都沒放，資料夾裡只有一堆 .py，就不那麼一目瞭然。

ChatGPT

如果你的環境100% 確定只跑 Python 3.3+、且只用直匯入（import pkg.submod）、又不透過任何自動發現工具，那麼真要省略也無妨；但為了兼容性、工具鏈穩定，以及專案易讀性／維護性，建議還是放一個空的 __init__.py。

琳

該如何切分它是一個「套件」? 我想我不應該在每個目錄中都放一個

ChatGPT

要決定哪個目錄該當成「套件」（放 __init__.py），可以從以下幾個面向切分：

1. 功能邏輯邊界

   • 把具備相近職責、常被一同使用的模組，放在同一個套件裡。
   • 例如：auth/ 下放所有跟認證相關的程式碼（login.py、jwt.py、oauth.py），就該放 auth/__init__.py，讓外部只要 import auth 或 from auth import login。

2. 公開 API 封裝

   • 思考使用者（或其他團隊）只要知道哪些模組／功能，剩下的就是內部實作。
   • 比如：payment/ 套件裡暴露 process()、refund()，但把細節如 stripe_utils.py 隱藏在子子目錄 (payment/_stripe/)；底下若不希望被直接 import，就不放 __init__.py，讓它維持成普通資料夾。

3. 套件層級初始化需求

   • 若真的需要執行套件級別的設定（例如全域變數、logging 設定），才放 __init__.py；否則就不放，保持乾淨。
   • 沒有初始化需求的資料夾，就當作純資料（assets、templates）或內部實作，不當作套件。

4. 目錄深度與複雜度

   • 不要為了拆深度而把每個子目錄都做成套件。通常淺層（1~2層）就夠，底下更深的只有在有強烈模組化需求時才拆。

   • 例如：

     myproject/
       ├─ api/           ← 套件
       │   ├─ __init__.py
       │   ├─ v1/        ← 子套件
       │   │   ├─ __init__.py
       │   │   └─ users.py
       │   └─ v2/        ← 子套件
       │       ├─ __init__.py
       │       └─ users.py
       └─ utils/         ← 單純工具函式，不放 __init__.py
           └─ helpers.py
     

     只有 api、api/v1、api/v2 是對外匯出的套件，其它就當成內部程式碼資料夾。

5. 工具／框架自動發現需求

   • 如果你在用 pytest、Sphinx、setuptools 等工具自動找 package，就放 __init__.py 在需要被發現的目錄，避免漏掃。

總結：

• 先分門別類「哪些模組要被 import、對外暴露」，在那些目錄下放 __init__.py；
• 其餘純內部實作或資源，就當普通資料夾，不必放。
• 保持套件邊界清晰，既能讓專案易維護，也不會胡亂在每層目錄都加冗餘檔案。