什么是Python Wheels?为什么要学Python Wheels

前言

Python .whl文件(或wheels)是Python中很少讨论的一部分,但是它们对Python包的安装过程非常重要。如果您已经使用pip安装了Python包,那么很有可能是轮子(wheels)使安装速度更快、效率更高了。

轮子是Python生态系统的一个组件,它有助于使包的安装工作正常进行。它们允许更快的安装和更稳定的包分发过程。

在本教程中,您将深入了解轮子是什么,它们提供了什么好处,以及它们是如何获得吸引力并使使用Python变得更方便的。

什么是Python Wheels?为什么要学Python Wheels_第1张图片

轮子简介

在学习如何将项目打包到轮子中之前,从用户的角度了解使用轮子是什么样子是很有帮助的。可以像往常一样在环境中安装一个Python包来开始这个实验。

在这种情况下,安装uWSGI 2.0.x版本:

 1 $ python -m pip install 'uwsgi==2.0.*' 
 2 Collecting uwsgi==2.0.* 
 3   Downloading uwsgi-2.0.18.tar.gz (801 kB) 
 4      |████████████████████████████████| 801 kB 1.1 MB/s 
 5 Building wheels for collected packages: uwsgi 
 6   Building wheel for uwsgi (setup.py) ... done 
 7   Created wheel for uwsgi ... uWSGI-2.0.18-cp38-cp38-macosx_10_15_x86_64.whl 
 8   Stored in directory: /private/var/folders/jc/8_hqsz0x1tdbp05 ... 
 9 Successfully built uwsgi 
10 Installing collected packages: uwsgi 
11 Successfully installed uwsgi-2.0.18 

要完全安装uWSGI, pip需要经过几个不同的步骤:

•在第3行,它下载一个名为uwsgi-2.0.18.tar.gz的TAR文件(tarball),该文件是用gzip压缩的。

•在第6行,它接受tarball并通过调用setup.py构建一个.whl文件。

•在第7行,它将轮子标记为uWSGI-2.0.18-cp38-cp38-macosx_10_15_x86_64.whl。

•在第10行,它在构建了轮子之后安装实际的包。pip检索的tar.gz tarball是一个源分发包,或sdist,而不是一个轮子。在

某些方面,sdist是轮子的反义词。源代码发行版包含源代码。这不仅包括Python代码,还包括与包绑定的任何扩展模块的源代码(通常用C或c++编写)。

对于源发行版,扩展模块是在用户端而不是开发人员端编译的。源分发版还包含一个元数据包,位于名为.egg-info的目录中。

该元数据有助于构建和安装包,但用户实际上并不需要使用它做任何事情。从开发人员的角度来看,当您运行以下命令时,会创建一个源分发包:

$ python setup.py sdist

现在尝试安装一个不同的包:chardet:

 1 $ python -m pip install 'chardet==3.*' 
 2 Collecting chardet 
 3   Downloading chardet-3.0.4-py2.py3-none-any.whl (133 kB) 
 4      |████████████████████████████████| 133 kB 1.5 MB/s 
 5 Installing collected packages: chardet 
 6 Successfully installed chardet-3.0.4 

您可以看到一个与uWSGI安装明显不同的输出。

安装chardet时直接从PyPI下载一个.whl文件。车轮名称为chardet-3.0.4-py2.py3-none-any。whl遵循特定的命名约定,稍后您将看到。从用户的角度来看,更重要的是,当pip在PyPI上找到一个兼容的滚轮时,并不存在构建阶段。

从开发人员的角度来看,轮子是运行以下命令的结果:

$ python setup.py bdist_wheel

为什么uWSGI给你一个源分布,而chardet提供一个轮子?您可以通过查看PyPI上每个项目的页面并导航到下载文件区域来了解原因。本节将向您展示pip在PyPI索引服务器上实际看到的内容:

由于项目的复杂性,uWSGI只提供了一个源分发版(uWSGI -2.0.18.tar.gz)。chardet同时提供了一个轮盘和一个源代码发行版,但是如果与您的系统兼容,pip会更喜欢轮盘。稍后您将看到如何确定兼容性。

另一个用于轮子安装的兼容性检查示例是psycopg2,它为Windows提供了大量的车轮,但没有为Linux或macOS客户端提供任何轮子。这意味着,根据您的具体设置,pip安装psycopg2可以获取一个滚轮或源分发版。

为了避免这些类型的兼容性问题,一些包提供了多个轮子,每个轮子都针对特定的Python实现和底层操作系统。到目前为止,您已经看到了轮子和sdist之间的一些明显区别,但更重要的是这些区别对安装过程的影响。

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轮子加速安装

在上面,您看到了获取预构建轮子的安装和下载sdist的安装的比较。

轮子使得Python包的端到端安装速度更快,原因有两个:

•在其他条件相同的情况下,轮子通常比源分发包更小,这意味着它们可以在网络中更快地移动。

•直接从wheels安装避免了从源分发版构建包的中间步骤。几乎可以保证,安装chardet只需uWSGI所需时间的一小部分。

然而,这是一种不公平的比较,因为chardet是一个明显更小和更简单的包。使用不同的命令,您可以创建一个更直接的比较,它将演示轮子造成的差异有多大。你可以通过-no-binary选项让pip忽略它对车轮的倾斜:

$ time python -m pip install \ 
      --no-cache-dir \ 
      --force-reinstall \ 
      --no-binary=:all: \ 
      cryptography

这个命令计算加密包的安装时间,告诉pip使用源分发包,即使有合适的轮可用。包括:all:使规则适用于密码学及其所有依赖关系。

在我的机器上,从开始到结束大约需要32秒。不仅安装要花费很长时间,而且构建加密还需要提供OpenSSL开发头,并可用于Python。

现在可以重新安装密码学,但是这次要确保pip使用来自PyPI的wheels。因为pip更喜欢轮子,所以这类似于完全不带参数调用pip install。但在这种情况下,你可以让意图显式通过要求车轮-纯二进制:

此选项仅花费4秒多一点的时间,即仅为密码学及其依赖项使用源分发版时所用时间的八分之一。

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