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你真的了解python中的setup.py嗎?

編輯:Python

在了解setup.py之前,有必要介紹一下python庫分發打包的前世今生。

1. 為什麼需要對項目分發打包?

平常我們習慣了使用 pip 來安裝一些第三方模塊,這個安裝過程之所以簡單,是因為模塊開發者為我們默默地為我們做了所有繁雜的工作,而這個過程就是  打包

打包,就是將你的源代碼進一步封裝,並且將所有的部署工作都事先安排好,這樣使用者拿到後即裝即用,不用再操心如何部署的問題(如果你不想對照著一堆部署文檔手工操作的話)。

Python 發展了這麼些年了,項目打包工具也已經很成熟了。他們都有哪些呢?

你可能聽過 disutils、 distutils 、distutils2、setuptools等等,好像很熟悉,卻又很陌生,他們都是什麼關系呢?

2. 包分發的始祖:distutils

distutils 是 Python 的一個標准庫,從命名上很容易看出它是一個分發(distribute)工具(utlis),它是 Python  官方開發的一個分發打包工具,所有後續的打包工具,全部都是基於它進行開發的。

distutils 的精髓在於編寫 setup.py,它是模塊分發與安裝的指導文件。

那麼如何編寫 setup.py 呢?這裡面的內容非常多,我會在後面進行詳細的解析,請你耐心往下看。

你有可能沒寫過 setup.py ,但你絕對使用過 setup.py 來做一些事情,比如下面這條命令,我們經常用它來進行模塊的安裝。

$ python setup.py install

這樣的安裝方法叫源碼安裝,與之對應的是通過二進制軟件包安裝,同樣我也會在後面進行介紹。

3. 分發工具升級:setuptools

setuptools 是 distutils 增強版,不包括在標准庫中。其擴展了很多功能,能夠幫助開發者更好的創建和分發 Python 包。大部分  Python 用戶都會使用更先進的 setuptools 模塊。

distribute,或許你在其他地方也見過它,這裡也提一下。

distribute 是 setuptools 有一個分支版本,分支的原因可能是有一部分開發者認為 setuptools  開發太慢了。但現在,distribute 又合並回了 setuptools 中。因此,我們可以認為它們是同一個東西。

還有一個大包分發工具是 distutils2,其試圖嘗試充分利用distutils,detuptools 和 distribute 並成為 Python  標准庫中的標准工具。但該計劃並沒有達到預期的目的,且已經是一個廢棄的項目。

因此,setuptools 是一個優秀的,可靠的 Python 包安裝與分發工具。

通過pycharm創建虛擬環境時,都會默認安裝setuptools工具。

4. easy_install 使用指南

當你安裝完 setuptools 後,就擁有了一個叫做 easy_install 的第三方管理工具,這也是它區分於 distutils  的一大改進。

這裡簡單介紹一下它的用法,雖然它已經用得非常少了。

先是包的安裝

安裝
# 通過包名,從PyPI尋找最新版本,自動下載、編譯、安裝 
$ easy_install pkg_name  
# 通過包名從指定下載頁尋找鏈接來安裝或升級包 
$ easy_install -f http://pythonpaste.org/package_index.html   
# 指定線上的包地址安裝 
$ easy_install http://example.com/path/to/MyPackage-1.2.3.tgz  
# 從本地的 .egg 文件安裝 
$ easy_install xxx.egg  
# 在安裝時你可以添加額外的參數 指定安裝目錄:--install-dir=DIR, -d DIR 指定用戶安裝:--user
升級
# 從 pypi 中搜索並升級包 
$ easy_install --upgrade pkg_name  
# 指定版本進行升級 
$ easy_install "SomePackage==2.0"
刪除
$ easy_install -m pkg_name

總結一句:setuptools  是官方提供的一個專業用於包分發的工具,若只從安裝的角度來看,它的功能確實簡單。它更大的意義是對包的分發很有用,定制化程序非常高,我們現在也還在用它進行版本包的發布。

5. 源碼包與二進制包什麼區別?

Python 包的分發可以分為兩種:

  1. 以源碼包的方式發布

  2. 以二進制包形式發布

以源碼包的方式發布

安裝以源碼包方式發布的包的過程,是先解壓,再編譯,最後才安裝(上面提到的python setup.py install),所以它是跨平台的,由於每次安裝都要進行編譯,相對二進包安裝方式來說安裝速度較慢。

源碼包的本質是一個壓縮包,其常見的格式有:

以二進制包形式發布

二進制包的安裝過程省去了編譯的過程,直接進行解壓安裝,所以安裝速度較源碼包來說更快。

由於不同平台的編譯出來的包無法通用,所以在發布時,需事先編譯好多個平台的包。

二進制包的常見格式有:

eggs 與 wheels 有什麼區別?

Egg 格式是由 setuptools 在 2004 年引入,而 Wheel 格式是由 PEP427 在 2012 年定義。Wheel 的出現是為了替代  Egg,它的本質是一個zip包,其現在被認為是 Python 的二進制包的標准格式。

以下是 Wheel 和 Egg 的主要區別:

  • Wheel 有一個官方的 PEP427 來定義,而 Egg 沒有 PEP 定義

  • Wheel 是一種分發格式,即打包格式。而 Egg 既是一種分發格式,也是一種運行時安裝的格式,並且是可以被直接 import

  • Wheel 文件不會包含 .pyc 文件

  • Wheel 使用和 PEP376 兼容的 .dist-info 目錄,而 Egg 使用 .egg-info 目錄

  • Wheel 有著更豐富的命名規則。

  • Wheel 是有版本的。每個 Wheel 文件都包含 wheel 規范的版本和打包的實現

  • Wheel 在內部被 sysconfig path type 管理,因此轉向其他格式也更容易

  • wheel 包可以通過 pip 來安裝,只不過需要先安裝 wheel 模塊,然後再使用 pip 的命令。

$ pip install wheel $ pip wheel --wheel-dir=/local/wheels pkg

下面進入正題:setup.py

1. 超詳細講解 setup.py 的編寫

打包分發最關鍵的一步是編寫 setup.py 文件。

以下是一個 setup.py 簡單的使用示例

from setuptools import setup, find_packages
  setup(     
name="mytest",     
version="1.0",     
author="name",     
author_email="[email protected]",    
# 項目地址 
url="https://github.com/test/mytest",
description="Learn to Pack Python Module",             
# 你要安裝的包,通過 setuptools.find_packages 自動發現當前目錄下有哪些包     
packages=find_packages()
)

接下來,我將慢慢擴充這個setup函數,增加更多的參數,以便你能理解setup函數能做哪些事情。

 關於安裝環境的限制

有些庫並不是在所有的 Python 版本中都適用的,若一個庫安裝在一個未兼容的 Python  環境中,理論上不應該在使用時才報錯,而應該在安裝過程就使其失敗,提示禁止安裝。

這可以使用 python_requires 來實現。

setup(     
...     
python_requires='>=2.7, <=3', 
)

 關於依賴包下載安裝

from setuptools import setup, find_packages   
setup(     
...      
# 表明當前模塊依賴哪些包,若環境中沒有,則會從pypi中下載安裝     
install_requires=['docutils>=0.3'],      
# setup.py 本身要依賴的包,這通常是為一些setuptools的插件准備的配置    
 # 這裡列出的包,不會自動安裝。     
setup_requires=['pbr'],      
# 僅在測試時需要使用的依賴,在正常發布的代碼中是沒有用的。     
# 在執行python setup.py test時,可以自動安裝這三個庫,確保測試的正常運行。     
tests_require=[         
'pytest>=3.3.1',         
'pytest-cov>=2.5.1',     
],      
# 用於安裝setup_requires或tests_require裡的軟件包     
# 這些信息會寫入egg的 metadata 信息中    
 dependency_links=[         
"http://example2.com/p/foobar-1.0.tar.gz",     
],      
# install_requires 在安裝模塊時會自動安裝依賴包     
# 而 extras_require 不會,這裡僅表示該模塊會依賴這些包     
# 但是這些包通常不會使用到,只有當你深度使用模塊時,才會用到,這裡需要你手動安裝    
 extras_require={        
  'PDF':  ["ReportLab>=1.2", "RXP"],         
'reST': ["docutils>=0.3"],    
  } 
)

 關於文件的分發

from setuptools import setup, find_packages   
setup(     
name="mytest",    
 version="1.0",    
  author="name",    
  author_email="[email protected]",     
description="Learn to Pack Python Module",     
url="https://github.com/test/mytest",  
 packages=find_packages(),     
  # 安裝過程中,需要安裝的靜態文件,如配置文件、service文件、圖片等     
data_files=
[         
('', ['conf/*.conf']),         
('/usr/lib/systemd/system/', ['bin/*.service']),               
],     
  # 希望被打包的文件     
package_data={
'':['*.txt'],         
'bandwidth_reporter':['*.txt']                
},     
# 不打包某些文件    
  exclude_package_data={         
'bandwidth_reporter':['*.txt']                
} 
)

關於程序分類信息

classifiers  參數說明包的分類信息。所有支持的分類列表見:https://pypi.org/pypi?%3Aaction=list_classifiers

示例:

from setuptools import setup, find_packages  
setup(     
classifiers = [         
# 發展時期,常見的如下         
#   3 - Alpha         
#   4 - Beta         
#   5 - Production/Stable         
'Development Status :: 3 - Alpha',          
# 開發的目標用戶         
'Intended Audience :: Developers',          
# 屬於什麼類型         
'Topic :: Software Development :: Build Tools',          
# 許可證信息         
'License :: OSI Approved :: MIT License',          
# 目標 Python 版本         
'Programming Language :: Python :: 2',         
'Programming Language :: Python :: 2.7',         
'Programming Language :: Python :: 3',         
'Programming Language :: Python :: 3.3',         
'Programming Language :: Python :: 3.4',         
'Programming Language :: Python :: 3.5',     
] 
)

2.生成可執行文件的分發

from setuptools import setup, find_packages   
setup(     
...   
# 用來支持自動生成腳本,安裝後會自動生成 /usr/bin/foo 的可執行文件     
# 該文件入口指向 foo/main.py 的main 函數     
entry_points={         
'console_scripts': [             
'foo = foo.main:main'         
]     
},      
# 將 bin/foo.sh 和 bar.py 腳本,生成到系統 PATH中     
# 執行 python setup.py install 後會生成 如 /usr/bin/foo.sh 和 如 /usr/bin/bar.py     
scripts=['bin/foo.sh', 'bar.py']
) 

上面的 scripts 裡有的腳本中有 sh 和 py 後綴,那麼安裝後,setuptools 會原封不動的移動到 /usr/bin  中,並添加可執行權限。

指定release

setup.py 裡只能指定 version,而不能指定 release,如果你需要變更版本號,可以使用 --release 參數進行指定

python setup.py bdist_rpm --release=20200617

setup.py 的參數非常多,能夠不借助文檔寫好一個setup.py好像沒那麼簡單。為了備忘,我整理了 setup 函數常用的一些參數:

更多參數可見:https://setuptools.readthedocs.io/en/latest/setuptools.html

3. 如何使用 setup.py 構建包

a、構建源碼發布包。

用於發布一個 Python 模塊或項目,將源碼打包成 tar.gz (用於 Linux 環境中)或者 zip 壓縮包(用於 Windows  環境中)

$ python setup.py sdist

那這種包如何安裝呢?

答案是,使用下一節即將介紹的 setuptools 中提供的 easy_install 工具。

$ easy_install xxx.tar.gz

使用 sdist 將根據當前平台創建默認格式的存檔。在類 Unix 平台上,將創建後綴後為 .tar.gz 的 gzip  壓縮的tar文件分發包,而在Windows上為 ZIP 文件。

當然,你也可以通過指定你要的發布包格式來打破這個默認行為

$ python setup.py sdist --formats=gztar,zip

你可以指定的格式有哪些呢?

創建一個壓縮的tarball和一個zip文件。可用格式為:

對以上的格式,有幾點需要注意一下:

  • 在版本3.5中才添加了對 xztar 格式的支持

  • zip 格式需要你事先已安裝相應的模塊:zip程序或zipfile模塊(已成為Python的標准庫)

  • ztar 格式正在棄用,請盡量不要使用

另外,如果您希望歸檔文件的所有文件歸root擁有,可以這樣指定

python setup.py sdist --owner=root --group=root

b、構建二進制分發包。

在windows中我們習慣了雙擊 exe 進行軟件的安裝,Python 模塊的安裝也同樣支持 打包成 exe 這樣的二進制軟件包。

$ python setup.py bdist_wininst

而在 Linux 中,大家也習慣了使用 rpm 來安裝包,對此你可以使用這條命令實現 rpm 包的構建

$ python setup.py bdist_rpm

若你喜歡使用 easy_install 或者 pip 來安裝離線包。你可以將其打包成 egg 包

$ python setup.py bdist_egg

若你的項目,需要安裝多個平台下,既有 Windows 也有  Linux,按照上面的方法,多種格式我們要執行多次命令,為了方便,你可以一步到位,執行如下這條命令,即可生成多個格式的進制包

$ python setup.py bdist

4. 如何使用 setup.py 安裝包

正常情況下,我們都是通過以上構建的源碼包或者二進制包進行模塊的安裝。

但在編寫 setup.py 的過程中,可能不能一步到位,需要多次調試,這時候如何測試自己寫的 setup.py 文件是可用的呢?

這時候你可以使用python setup.py install命令,它會將你的模塊安裝至系統全局環境中.

如若你的項目還處於開發階段,頻繁的安裝模塊,也是一個麻煩事。

這時候你可以使用這條命令安裝,該方法不會真正的安裝包,而是在系統環境中創建一個軟鏈接指向包實際所在目錄。這邊在修改包之後不用再安裝就能生效,便於調試。

$ python setup.py develop

5. 如何發布包到 PyPi?

通過上面的學習,你一定已經學會了如何打包自己的項目,若你覺得自己開發的模塊非常不錯,想要 share 給其他人使用,你可以將其上傳到 PyPi  (Python Package Index)上,它是 Python 官方維護的第三方包倉庫,用於統一存儲和管理開發者發布的 Python 包。

如果要發布自己的包,需要先到 pypi 上注冊賬號。然後創建 ~/.pypirc 文件,此文件中配置 PyPI  訪問地址和賬號。如的.pypirc文件內容請根據自己的賬號來修改。

典型的 .pypirc 文件

[distutils] 
index-servers = pypi  
[pypi] 
username:xxx password:xxx

然後使用這條命令進行信息注冊,完成後,你可以在 PyPi 上看到項目信息。

$ python setup.py register

注冊完了後,你還要上傳源碼包,別人才使用下載安裝

$ python setup.py upload


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