Python 是一种出色的编程语言，而且还有更多优点。然而，其最弱点之一是包装。这是社会上众所周知的事实。多年来，安装、导入、使用和创建包已经有所改进，但它仍然无法与 Go 和 Rust 等较新的语言相提并论，后者可以从 Python 和其他更成熟的语言的斗争中学到很多东西。

在本教程中，您将学习构建和共享自己的包所需的一切。有关 Python 包的一般背景信息，请阅读如何使用 Python 包。

打包项目

打包项目是一个过程，通过这个过程，您可以获取一组一致的 Python 模块和可能的其他文件，并将它们放入可以轻松使用的结构中。您必须考虑多种因素，例如对其他包的依赖关系、内部结构（子包）、版本控制、目标受众以及包的形式（源代码和/或二进制文件）。

示例

让我们从一个简单的例子开始。 conman 包是用于管理配置的包。它支持多种文件格式以及使用 etcd 的分布式配置。

包的内容通常存储在单个目录中（尽管将子包拆分到多个目录中很常见），有时（如本例所示）存储在其自己的 git 存储库中。

根目录包含各种配置文件（setup.py是必需的，也是最重要的一个），包代码本身通常位于一个子目录中，其名称最好是包的名称一个测试目录。这是 conman 的样子：

> tree
.
├── LICENSE
├── MANIFEST.in
├── README.md
├── conman
│   ├── __init__.py
│   ├── __pycache__
│   ├── conman_base.py
│   ├── conman_etcd.py
│   └── conman_file.py
├── requirements.txt
├── setup.cfg
├── setup.py
├── test-requirements.txt
├── tests
│   ├── __pycache__
│   ├── conman_etcd_test.py
│   ├── conman_file_test.py
│   └── etcd_test_util.py
└── tox.ini

让我们快速浏览一下 setup.py 文件。它从 setuptools 包中导入两个函数：setup() 和 find_packages()。然后它调用 setup() 函数并使用 find_packages() 作为参数之一。

from setuptools import setup, find_packages
setup(name='conman',
      version='0.3',
      url='https://github.com/the-gigi/conman',
      license='MIT',
      author='Gigi Sayfan',
      author_email='the.gigi@gmail.com',
      description='Manage configuration files',
      packages=find_packages(exclude=['tests']),
      long_description=open('README.md').read(),
      zip_safe=False,
      setup_requires=['nose>=1.0'],
      test_suite='nose.collector')

这很正常。虽然 setup.py 文件是一个常规的 Python 文件，您可以在其中做任何您想做的事情，但它的主要工作是使用适当的参数调用 setup() 函数参数，因为在安装包时它将由各种工具以标准方式调用。我将在下一节中详细介绍。

配置文件

除了setup.py之外，还有一些其他可选配置文件可以显示在此处并用于各种目的。

setup.py

setup() 函数采用大量命名参数来控制包安装的许多方面以及运行各种命令。许多参数指定将包上传到存储库时用于搜索和过滤的元数据。

• name：你的包的名称（以及它将如何在 PyPI 上列出）
• version：这对于维护正确的依赖管理至关重要
• url：包的 URL，通常是 GitHub 或 readthedocs URL
• packages：需要包含的子包列表； find_packages() 在这里提供帮助
• setup_requires：在这里指定依赖项
• test_suite：测试时运行哪个工具

long_description 在此设置为 README.md 文件的内容，这是拥有单一事实来源的最佳实践。

setup.cfg

setup.py 文件还提供命令行界面来运行各种命令。例如，要运行单元测试，您可以键入： python setup.py test

running test 

running egg_info
writing conman.egg-info/PKG-INFO
writing top-level names to conman.egg-info/top_level.txt
writing dependency_links to conman.egg-info/dependency_links.txt
reading manifest file 'conman.egg-info/SOURCES.txt'
reading manifest template 'MANIFEST.in'
writing manifest file 'conman.egg-info/SOURCES.txt'
running build_ext
test_add_bad_key (conman_etcd_test.ConManEtcdTest) ... ok
test_add_good_key (conman_etcd_test.ConManEtcdTest) ... ok
test_dictionary_access (conman_etcd_test.ConManEtcdTest) ... ok
test_initialization (conman_etcd_test.ConManEtcdTest) ... ok
test_refresh (conman_etcd_test.ConManEtcdTest) ... ok
test_add_config_file_from_env_var (conman_file_test.ConmanFileTest) ... ok
test_add_config_file_simple_guess_file_type (conman_file_test.ConmanFileTest) ... ok
test_add_config_file_simple_unknown_wrong_file_type (conman_file_test.ConmanFileTest) ... ok
test_add_config_file_simple_with_file_type (conman_file_test.ConmanFileTest) ... ok
test_add_config_file_simple_wrong_file_type (conman_file_test.ConmanFileTest) ... ok
test_add_config_file_with_base_dir (conman_file_test.ConmanFileTest) ... ok
test_dictionary_access (conman_file_test.ConmanFileTest) ... ok
test_guess_file_type (conman_file_test.ConmanFileTest) ... ok
test_init_no_files (conman_file_test.ConmanFileTest) ... ok
test_init_some_bad_files (conman_file_test.ConmanFileTest) ... ok
test_init_some_good_files (conman_file_test.ConmanFileTest) ... ok
----------------------------------------------------------------------
Ran 16 tests in 0.160s
OK

setup.cfg is 是一个 ini 格式文件，其中可能包含传递给 setup.py 的命令的选项默认值。在这里， setup.cfg 包含 nosetests （我们的测试运行程序）的一些选项：

[nosetests]
verbose=1
nocapture=1

MANIFEST.in

此文件包含不属于内部包目录的一部分，但您仍想包含的文件。这些通常是自述文件、许可证文件等。一个重要的文件是 requirements.txt。 pip 使用此文件来安装其他所需的软件包。

这是 conman 的 MANIFEST.in 文件：

include LICENSE
include README.md
include requirements.txt

依赖项

您可以在 setup.py 的 install_requires 部分和 requirements.txt 文件中指定依赖项。 Pip 将自动从 install_requires 安装依赖项，但不会从 requirements.txt 文件安装。要安装这些要求，您必须在运行 pip 时明确指定它： pip install -r requests.txt。

install_requires 选项旨在指定主要版本级别的最低和更抽象的要求。 requirements.txt 文件用于更具体的要求，通常包含固定的次要版本。

这是conman的需求文件。您可以看到所有版本都已固定，这意味着如果其中一个软件包升级并引入破坏 conman 的更改，它可能会受到负面影响。

PyYAML==3.11
python-etcd==0.4.3
urllib3==1.7
pyOpenSSL==0.15.1
psutil==4.0.0
six==1.7.3

固定让您可预测且安心。如果许多人在不同时间安装您的软件包，这一点尤其重要。如果没有固定，每个人都会根据安装时间获得不同的依赖版本组合。固定的缺点是，如果您不跟上依赖项的开发，您可能会陷入某些依赖项的旧的、性能不佳甚至易受攻击的版本。

我最初在2014年写了conman，并没有太关注它。现在，在本教程中，我升级了所有内容，并且几乎每个依赖项都进行了一些重大改进。

发行版

您可以创建源发行版或二进制发行版。我将涵盖两者。

源分布

使用以下命令创建源发行版：python setup.py sdist。这是 conman 的输出：

> python setup.py sdist
running sdist
running egg_info
writing conman.egg-info/PKG-INFO
writing top-level names to conman.egg-info/top_level.txt
writing dependency_links to conman.egg-info/dependency_links.txt
reading manifest file 'conman.egg-info/SOURCES.txt'
reading manifest template 'MANIFEST.in'
writing manifest file 'conman.egg-info/SOURCES.txt'
warning: sdist: standard file not found: should have one of README, README.rst, README.txt
running check
creating conman-0.3
creating conman-0.3/conman
creating conman-0.3/conman.egg-info
making hard links in conman-0.3...
hard linking LICENSE -> conman-0.3
hard linking MANIFEST.in -> conman-0.3
hard linking README.md -> conman-0.3
hard linking requirements.txt -> conman-0.3
hard linking setup.cfg -> conman-0.3
hard linking setup.py -> conman-0.3
hard linking conman/__init__.py -> conman-0.3/conman
hard linking conman/conman_base.py -> conman-0.3/conman
hard linking conman/conman_etcd.py -> conman-0.3/conman
hard linking conman/conman_file.py -> conman-0.3/conman
hard linking conman.egg-info/PKG-INFO -> conman-0.3/conman.egg-info
hard linking conman.egg-info/SOURCES.txt -> conman-0.3/conman.egg-info
hard linking conman.egg-info/dependency_links.txt -> conman-0.3/conman.egg-info
hard linking conman.egg-info/not-zip-safe -> conman-0.3/conman.egg-info
hard linking conman.egg-info/top_level.txt -> conman-0.3/conman.egg-info
copying setup.cfg -> conman-0.3
Writing conman-0.3/setup.cfg
creating dist
Creating tar archive
removing 'conman-0.3' (and everything under it)

如您所见，我收到一条关于缺少带有标准前缀之一的 README 文件的警告，因为我喜欢 Markdown，所以我有一个 README.md 。除此之外，还包括所有包源文件和附加文件。然后，在conman.egg-info目录中创建了一堆元数据。最后，创建一个名为 conman-0.3.tar.gz 的压缩 tar 存档，并将其放入 dist 子目录中。

安装这个包需要一个构建步骤（即使它是纯Python）。您可以正常使用 pip 安装它，只需传递包的路径即可。例如：

pip install dist/conman-0.3.tar.gz
Processing ./dist/conman-0.3.tar.gz
Installing collected packages: conman
  Running setup.py install for conman ... done 

Successfully installed conman-0.3

Conman 已安装到站点包中，可以像任何其他包一样导入：

import conman
conman.__file__
'/Users/gigi/.virtualenvs/conman/lib/python2.7/site-packages/conman/__init__.pyc'

轮子

Wheels 是一种相对较新的方式来打包 Python 代码和可选的 C 扩展。它们取代了鸡蛋的形式。轮子有几种类型：纯Python轮子、平台轮子、通用轮子。纯 Python 轮子是像 conman 这样的包，没有任何 C 扩展代码。

平台轮子确实有 C 扩展代码。通用轮子是纯 Python 轮子，兼容具有相同代码库的 Python 2 和 Python 3（它们甚至不需要 2 到 3）。

如果您有一个纯 Python 包，并且希望您的包同时支持 Python 2 和 Python 3（变得越来越重要），那么您可以构建一个通用构建，而不是为 Python 2 构建一个轮子，为 Python 构建一个轮子3.

如果你的包有C扩展代码，你必须为每个平台构建一个平台轮。轮子的巨大好处，特别是对于带有 C 扩展的软件包来说，是不需要在目标机器上提供编译器和支持库。该轮子已经包含一个内置包。所以你知道它不会构建失败，而且安装速度要快得多，因为它实际上只是一个副本。使用 Numpy 和 Pandas 等科学库的人可以真正体会到这一点，因为安装此类软件包过去需要很长时间，并且如果缺少某些库或编译器配置不正确，则可能会失败。

构建纯轮子或平台轮子的命令是：python setup.py bdist_wheel。

Setuptools——提供 setup() 函数的引擎——将自动检测是否需要纯轮子或平台轮子。

running bdist_wheel
running build
running build_py
creating build
creating build/lib
creating build/lib/conman
copying conman/__init__.py -> build/lib/conman
copying conman/conman_base.py -> build/lib/conman
copying conman/conman_etcd.py -> build/lib/conman
copying conman/conman_file.py -> build/lib/conman
installing to build/bdist.macosx-10.9-x86_64/wheel
running install 

running install_lib
creating build/bdist.macosx-10.9-x86_64
creating build/bdist.macosx-10.9-x86_64/wheel
creating build/bdist.macosx-10.9-x86_64/wheel/conman
copying build/lib/conman/__init__.py -> build/bdist.macosx-10.9-x86_64/wheel/conman
copying build/lib/conman/conman_base.py -> build/bdist.macosx-10.9-x86_64/wheel/conman
copying build/lib/conman/conman_etcd.py -> build/bdist.macosx-10.9-x86_64/wheel/conman
copying build/lib/conman/conman_file.py -> build/bdist.macosx-10.9-x86_64/wheel/conman
running install_egg_info
running egg_info
creating conman.egg-info
writing conman.egg-info/PKG-INFO
writing top-level names to conman.egg-info/top_level.txt
writing dependency_links to conman.egg-info/dependency_links.txt
writing manifest file 'conman.egg-info/SOURCES.txt'
reading manifest file 'conman.egg-info/SOURCES.txt'
reading manifest template 'MANIFEST.in'
writing manifest file 'conman.egg-info/SOURCES.txt'
Copying conman.egg-info to build/bdist.macosx-10.9-x86_64/wheel/conman-0.3-py2.7.egg-info
running install_scripts
creating build/bdist.macosx-10.9-x86_64/wheel/conman-0.3.dist-info/WHEEL

查看dist目录，可以看到创建了一个纯Python的轮子：

ls -la dist
dist/
total 32
-rw-r--r--  1 gigi  staff   5.5K Feb 29 07:57 conman-0.3-py2-none-any.whl
-rw-r--r--  1 gigi  staff   4.4K Feb 28 23:33 conman-0.3.tar.gz

名称 conman-0.3-py2-none-any.whl 有几个组件：

• 包名称
• 软件包版本
• Python版本
• 平台版本，最后是“whl”扩展。

要构建通用包，您只需添加 --universal，如 python setup.py bdist_wheel --universal。

生成的轮子名为 conman-0.3-py2.py3-none-any.whl。

请注意，如果您创建通用包，您有责任确保您的代码实际上可以在 Python 2 和 Python 3 下运行。

使用 Toml

Toml（Tom's Obvious Minimal Language）是一种易于使用的配置文件格式，用于配置软件应用程序。尽管 setup.py 仍然被广泛使用和支持，PEP518 建议使用 pyproject.toml 文件而不是 setup.py 进行打包和分发。

让我们使用pyproject.toml创建一个名为 apex 的简单 Python 包，用于检查电池状态并在电池充满时显示一条消息。

创建一个名为 apex 的目录结构。在 apex 内，添加一个 pyproject.toml 和一个 README.md 文件。

.apex
├── pyproject.toml
└── README.md

在根 apex 目录中，创建一个名为 apex 的子目录，其中包含一个 __init__.py 文件以使其成为一个包和一个 battery.py 文件。您的项目目录现在应如下所示：

.
├── apex
│   ├── battery.py
│   └── __init__.py
├── pyproject.toml
└── README.md

使用 pip 安装 psutil 包。

pip install psutil

Psutil（进程和系统实用程序）是一个用于 Python 中进程和系统监控的跨平台库。 Psutil 可以检索有关系统上运行的进程的信息，例如状态、CPU 使用情况和内存使用情况。它还可以操纵系统进程。

在battery.py文件中，添加检查电池是否已充满的代码。

import psutil

def check_battery():
    battery = psutil.sensors_battery()
    plugged = battery.power_plugged
    percent = battery.percent

    if percent == 100 and plugged:
        print "Battery is full. Unplug your Charger"
    else:
        print "Battery is not yet full."

if __name__ == "__main__":
    message = check_battery()
    print(message)

pyproject.toml 文件包含包的元数据，包括：

• 构建系统
• 名称
• 版本
• 项目依赖项.

打开pyproject.toml并指定 setuptools 作为构建系统。

[build-system]
requires = ["setuptools","wheel"]
build-backend ="setuptools.build_meta"

指定包的名称、版本号和项目依赖项列表。现在 pyproject.toml 文件如下所示：

[build-system]
requires = ["setuptools","wheel"]
build-backend ="setuptools.build_meta"

[project]
name="apex"
version ="1.0.0"

[project-dependencies]
psutil ="5.9.5"

最后，在README.md文件中添加以下内容。

# apex

**apex** is a Python package that allows you to check the battery status of your laptop and display a message when the battery is full.

## Features

- Retrieve battery status information
- Display a message when the battery is full
- Cross-platform support (Windows, macOS, Linux, etc.)

## Installation

Install **apex** using `pip`:

```shell
pip install apex

使用 build 命令构建包。

 python -m build

您应该看到下面的输出，该输出已被我截断。

creating build/bdist.linux-x86_64/wheel/apex-1.0.0.dist-info/WHEEL
creating '/home/vaati/Desktop/apex/dist/.tmp-d8_lqaaj/apex-1.0.0-py3-none-any.whl' and adding 'build/bdist.linux-x86_64/wheel' to it
adding 'apex/__init__.py'
adding 'apex/battery.py'
adding 'apex-1.0.0.dist-info/METADATA'
adding 'apex-1.0.0.dist-info/WHEEL'
adding 'apex-1.0.0.dist-info/top_level.txt'
adding 'apex-1.0.0.dist-info/RECORD'
removing build/bdist.linux-x86_64/wheel
Successfully built apex-1.0.0.tar.gz and apex-1.0.0-py3-none-any.whl

构建会创建一个 dist 文件夹，其中包含包的分发文件：

• apex-1.0.0.tar.gz：apex 包的源发行版。它包含安装该软件包所需的源代码。
• apex-1.0.0-py3-none-any.whl：apex 包的二进制发行版。您可以使用二进制发行版直接从源代码安装它。

构建过程还会生成一个 apex.egg-info 文件夹，其中包含有关包的元数据。

.
├── apex
│   ├── battery.py
│   └── __init__.py
├── apex.egg-info
│   ├── dependency_links.txt
│   ├── PKG-INFO
│   ├── SOURCES.txt
│   └── top_level.txt
├── dist
│   ├── apex-1.0.0-py3-none-any.whl
│   └── apex-1.0.0.tar.gz
├── pyproject.toml
└── README.md

结论

编写自己的 Python 包需要处理大量工具，指定大量元数据，并仔细考虑您的依赖项和目标受众。但回报是巨大的。

如果您编写有用的代码并正确打包它，人们将能够轻松安装它并从中受益。