Python包的大总结！全面学习Python包：包的构建与分发

一. 为什么需要对项目分发打包？

平常我们习惯了使用 pip 来安装一些第三方模块，这个安装过程之所以简单，是因为模块开发者为我们默默地为我们做了所有繁杂的工作，而这个过程就是 打包。

打包，就是将你的源代码进一步封装，并且将所有的项目部署工作都事先安排好，这样使用者拿到后即装即用，不用再操心如何部署的问题（如果你不想对照着一堆部署文档手工操作的话）。

不管你是在工作中，还是业余准备自己写一个可以上传到 PyPI 的项目，你都要学会如何打包你的项目。

Python 发展了这么些年了，项目打包工具也已经很成熟了。他们都有哪些呢？

你可能听过 disutils、 distutils 、distutils2、setuptools等等，好像很熟悉，却又很陌生，他们都是什么关系呢？

二. 包分发的始祖：distutils

distutils 是 Python 的一个标准库，从命名上很容易看出它是一个分发（distribute）工具（utlis），它是 Python 官方开发的一个分发打包工具，所有后续的打包工具，全部都是基于它进行开发的。

distutils 的精髓在于编写 setup.py，它是模块分发与安装的指导文件。

那么如何编写 setup.py 呢？这里面的内容非常多，我会在后面进行详细的解析，请你耐心往下看。

你有可能没写过 setup.py ，但你绝对使用过 setup.py 来做一些事情，比如下面这条命令，我们经常用它来进行模块的安装。

$ python setup.py install

这样的安装方法是通过源码安装，与之对应的是通过二进制软件包的安装，同样我也会在后面进行介绍。

三. 分发工具升级：setuptools

setuptools 是 distutils 增强版，不包括在标准库中。其扩展了很多功能，能够帮助开发者更好的创建和分发 Python 包。大部分 Python 用户都会使用更先进的 setuptools 模块。

distribute，或许你在其他地方也见过它，这里也提一下。

distribute 是 setuptools 有一个分支版本，分支的原因可能是有一部分开发者认为 setuptools 开发太慢了。但现在，distribute 又合并回了 setuptools 中。因此，我们可以认为它们是同一个东西。

还有一个大包分发工具是  distutils2，其试图尝试充分利用distutils，detuptools 和 distribute 并成为 Python 标准库中的标准工具。但该计划并没有达到预期的目的，且已经是一个废弃的项目。

因此，setuptools 是一个优秀的，可靠的 Python 包安装与分发工具。

那么如何在一个干净的环境中安装 setuptools 呢？

主要有 两种方法：

•源码安装：在 https://pypi.org/project/setuptools/#files 中下载 zip 包 解压执行 python setup.py

•install 安装：通过引导程序安装：下载引导程序，它可以用来下载或者更新最新版本的 setuptools

$ wget http://peak.telecommunity.com/dist/ez_setup.py# 安装$ python ez_setup.py# 更新，以下两种任选$ python ez_setup.py –U setuptools$ pip install -U setuptools

四. easy_install 使用指南

当你安装完 setuptools 后，就拥有了一个叫做 easy_install 的第三方管理工具，这也是它区分于 distutils 的一大改进。

这里简单介绍一下它的用法，虽然它已经用得非常少了。

先是包的安装

# 通过包名，从PyPI寻找最新版本，自动下载、编译、安装$ easy_install pkg_name# 通过包名从指定下载页寻找链接来安装或升级包$ easy_install -f http://pythonpaste.org/package_index.html # 指定线上的包地址安装$ easy_install http://example.com/path/to/MyPackage-1.2.3.tgz# 从本地的 .egg 文件安装$ easy_install xxx.egg# 在安装时你可以添加额外的参数指定安装目录：--install-dir=DIR, -d DIR指定用户安装：--user

再者是包的升级

$ wget http://peak.telecommunity.com/dist/ez_setup.py# 安装$ python ez_setup.py# 更新，以下两种任选$ python ez_setup.py –U setuptools$ pip install -U setuptools

最后是包的删除

$ easy_install -m pkg_name

需要注意的是，这样的删除，仅是在 easy-install.pth 文件中删除，使其不能在 python 中使用 这个模块，但实际的包还在你的电脑中，若要删除彻底，需要你手动删除相关的 .egg 及 其他文件。

默认情况下，easy_install 只会从 pypi 上下载相关软件包，由于这个源在国外，下载包的速度并不理想，使用过pip的朋友自然会想，easy_install 是否能指定源进行安装呢？

答案是，可以的。

编辑配置文件 /root/.pydistutils.cfg

# 通过包名，从PyPI寻找最新版本，自动下载、编译、安装$ easy_install pkg_name# 通过包名从指定下载页寻找链接来安装或升级包$ easy_install -f http://pythonpaste.org/package_index.html # 指定线上的包地址安装$ easy_install http://example.com/path/to/MyPackage-1.2.3.tgz# 从本地的 .egg 文件安装$ easy_install xxx.egg# 在安装时你可以添加额外的参数指定安装目录：--install-dir=DIR, -d DIR指定用户安装：--user

总结一句：setuptools 是官方提供的一个专业用于包分发的工具，若只从安装的角度来看，它的功能确实简单。它更大的意义是对包的分发很有用，定制化程序非常高，我们现在也还在用它进行版本包的发布。

五. 源码包与二进制包什么区别？

Python 包的分发可以分为 两种：

1.以源码包的方式发布

源码包安装的过程，是先解压，再编译，最后才安装，所以它是跨平台的，由于每次安装都要进行编译，相对二进包安装方式来说安装速度较慢。

源码包的本质是一个压缩包，其常见的格式有：

2.以二进制包形式发布

二进制包的安装过程省去了编译的过程，直接进行解压安装，所以安装速度较源码包来说更快。

由于不同平台的编译出来的包无法通用，所以在发布时，需事先编译好多个平台的包。

二进制包的常见格式有：

六. eggs 与 wheels 有什么区别？

Egg 格式是由 setuptools 在 2004 年引入，而 Wheel 格式是由 PEP427 在 2012 年定义。Wheel 的出现是为了替代 Egg，它的本质是一个zip包，其现在被认为是 Python 的二进制包的标准格式。

以下是 Wheel 和 Egg 的主要区别：

Wheel 有一个官方的 PEP427 来定义，而 Egg 没有 PEP 定义

Wheel 是一种分发格式，即打包格式。而 Egg 既是一种分发格式，也是一种运行时安装的格式,并且是可以被直接 import

Wheel 文件不会包含 .pyc 文件

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

Wheel 有着更丰富的命名规则。

Wheel 是有版本的。每个 Wheel 文件都包含 wheel 规范的版本和打包的实现

Wheel 在内部被 sysconfig path type 管理，因此转向其他格式也更容易

wheel 包可以通过 pip 来安装，只不过需要先安装 wheel 模块，然后再使用 pip 的命令。

# 从 pypi 中搜索并升级包$ easy_install --upgrade pkg_name# 指定版本进行升级$ easy_install "SomePackage==2.0"

七. 超详细讲解 setup.py 的编写？

打包分发最关键的一步是编写 setup.py 文件。

以下是一个 setup.py 简单的使用示例

$ easy_install -m pkg_name

接下来，我将慢慢扩充这个setup函数，增加更多的参数，以便你能理解setup函数能做哪些事情。

程序分类信息

示例：

from setuptools import setup, find_packagessetup(    classifiers = [        # 发展时期,常见的如下        #   3 - Alpha        #   4 - Beta        #   5 - Production/Stable        'Development Status :: 3 - Alpha',        # 开发的目标用户        'Intended Audience :: Developers',        # 属于什么类型        'Topic :: Software Development :: Build Tools',        # 许可证信息        'License :: OSI Approved :: MIT License',        # 目标 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',    ])

关于文件的分发

[easy_install]index-url=http://mirrors.aliyun.com/pypi/simple/find-links=http://mirrors.aliyun.com/pypi/simple/

除了以上的参数配置之外，还可以使用一个叫做 MANIFEST.in 的文件，来控制文件的分发。

如下这是一个 MANIFEST.in 的样例：

include *.txtrecursive-include examples *.txt *.pyprune examples/sample?/build

这些配置，规定了如下几点

•所有根目录下的以 txt 为后缀名的文件，都会分发

•根目录下的 examples 目录 和 txt、py文件都会分发

•路径匹配上 examples/sample?/build 不会分发

MANIFEST.in 需要放在和 setup.py 同级的顶级目录下，setuptools 会自动读取该文件。

关于依赖包下载安装

from setuptools import setup, find_packagessetup(    ...    # 表明当前模块依赖哪些包，若环境中没有，则会从pypi中下载安装    install_requires=['docutils>=0.3'],    # setup.py 本身要依赖的包，这通常是为一些setuptools的插件准备的配置    # 这里列出的包，不会自动安装。    setup_requires=['pbr'],    # 仅在测试时需要使用的依赖，在正常发布的代码中是没有用的。    # 在执行python setup.py test时，可以自动安装这三个库，确保测试的正常运行。    tests_require=[        'pytest>=3.3.1',        'pytest-cov>=2.5.1',    ],    # 用于安装setup_requires或tests_require里的软件包    # 这些信息会写入egg的 metadata 信息中    dependency_links=[        "http://example2.com/p/foobar-1.0.tar.gz",    ],    # install_requires 在安装模块时会自动安装依赖包    # 而 extras_require 不会，这里仅表示该模块会依赖这些包    # 但是这些包通常不会使用到，只有当你深度使用模块时，才会用到，这里需要你手动安装    extras_require={        'PDF':  ["ReportLab>=1.2", "RXP"],        'reST': ["docutils>=0.3"],    })

关于 install_requires， 有以下五种常用的表示方法：

1.'argparse'，只包含包名。这种形式只检查包的存在性，不检查版本。方便，但不利于控制风险。

2.'setuptools==38.2.4'，指定版本。这种形式把风险降到了最低，确保了开发、测试与部署的版本一致，不会出现意外。缺点是不利于更新，每次更新都需要改动代码。

3.'docutils >= 0.3'，这是比较常用的形式。当对某个库比较信任时，这种形式可以自动保持版本为最新。

4.'Django >= 1.11, != 1.11.1, <= 2'，这是比较复杂的形式。如这个例子，保证了Django的大版本在1.11和2之间，也即1.11.x；并且，排除了已知有问题的版本1.11.1（仅举例）。对于一些大型、复杂的库，这种形式是最合适的。

5.'requests[security, socks] >= 2.18.4'，这是包含了额外的可选依赖的形式。正常安装requests会自动安装它的install_requires中指定的依赖，而不会安装security和socks这两组依赖。这两组依赖是定义在它的extras_require中。这种形式，用在深度使用某些库时。

关于安装环境的限制

有些库并不是在所以的 Python 版本中都适用的，若一个库安装在一个未兼容的 Python 环境中，理论上不应该在使用时才报错，而应该在安装过程就使其失败，提示禁止安装。

这样的功能，可以使用 python_requires 来实现。

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

生成可执行文件的分发

from setuptools import setup, find_packagessetup(    name="mytest",    version="1.0",    author="wangbm",    author_email="wongbingming@163.com",    description="Learn to Pack Python Module",    url="http://python-online.cn/",     packages=find_packages(),    # 用来支持自动生成脚本，安装后会自动生成 /usr/bin/foo 的可执行文件    # 该文件入口指向 foo/main.py 的main 函数    entry_points={        'console_scripts': [            'foo = foo.main:main'        ]    },    # 将 bin/foo.sh 和 bar.py 脚本，生成到系统 PATH中    # 执行 python setup.py install 后    # 会生成 如 /usr/bin/foo.sh 和 如 /usr/bin/bar.py    scripts=['bin/foo.sh', 'bar.py'])

上面的 scripts 里有的脚本中有 sh 和 py 后缀，那么安装后，setuptools 会原封不动的移动到 /usr/bin 中，并添加可执行权限。

若你想对这些文件再作一些更改，比如去掉多余的后缀，可以这样做

from setuptools.command.install_scripts import install_scriptsclass InstallScripts(install_scripts):    def run(self):        setuptools.command.install_scripts.install_scripts.run(self)        # Rename some script files        for script in self.get_outputs():            if basename.endswith(".py") or basename.endswith(".sh"):                dest = script[:-3]            else:                continue            print("moving %s to %s" % (script, dest))            shutil.move(script, dest)setup(    ...    scripts=['bin/foo.sh', 'bar.py'],    cmdclass={        "install_scripts": InstallScripts    })

ext_modules

ext_modules 参数用于构建 C 和 C++ 扩展扩展包。其是 Extension 实例的列表，每一个 Extension 实例描述了一个独立的扩展模块，扩展模块可以设置扩展包名，头文件、源文件、链接库及其路径、宏定义和编辑参数等。如：

setup(    # other arguments here...    ext_modules=[        Extension('foo',                  glob(path.join(here, 'src', '*.c')),                  libraries = [ 'rt' ],                  include_dirs=[numpy.get_include()])    ])

setup.py 的参数非常多，能够不借助文档写好一个setup.py好像没那么简单。为了备忘，我整理了 setup 函数常用的一些参数：

今天关于Python包的总结想写到这，后面的会继续为大家更新！