Python打包分发工具setuptools

本文主要介绍如何把个人编写的 Python 应用打包并上传到官方仓库 PyPI，使得可以直接通过 pip 进行安装使用，并在 PyPI 上进行维护。

分发工具 setuptools

曾经 Python 的分发工具是 distutils，但它无法定义包之间的依赖关系。setuptools 则是它的增强版，能帮助我们更好的创建和分发 Python 包，尤其是具有复杂依赖关系的包。其通过添加一个基本的依赖系统以及许多相关功能，弥补了该缺陷。他还提供了自动包查询程序，用来自动获取包之间的依赖关系，并完成这些包的安装，大大降低了安装各种包的难度，使之更加方便。

一般 Python 安装会自带 setuptools，如果没有可以使用 pip 安装：

$ pip install setuptools

setuptools 简单易用，只需写一个简短的 setup.py 安装文件，就可以将你的 Python 应用打包。

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第一个安装文件

在目录 learn_setup 下新建安装文件 setup.py，然后创建包 myapp 模拟要打包源码包：

.
├── myapp
│ └── __init__.py
└── setup.py

一个最简单的 setup.py 文件内容如下：

from setuptools import setup

setup(
    name='firstApp', # 应用名
    version='0.0.1', # 版本号
    packages=['myapp'], # 包括在安装包内的 Python 包
)

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使用安装文件创建 wheel

有了上面的 setup.py 文件，我们就可以打出各种安装包，主要分为两类：sdist 和 bdist。

Source distribution

使用 sdist 可以打包成 source distribution，支持的压缩格式有：

Format	Description	Notes
zip	zip file (.zip)	Windows 默认
gztar	gzip’ed tar file (.tar.gz)	Unix 默认
bztar	bzip2’ed tar file (.tar.bz2)
xztar	xz’ed tar file (.tar.xz)
ztar	compressed tar file (.tar.Z)
tar	tar file (.tar)

使用方式为：

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

现在目录下多出 dist 和 *.egg-info 目录，dist 内保存了我们打好的包，上面命令使用 --formats 指定了打出 .tar.gz 和 .zip 包，如果不指定则如上表根据具体平台默认格式打包。

包的名称为 setup.py 中定义的 name, version以及指定的包格式，格式如：firstApp-0.0.1.tar.gz。

Built distribution

使用 bdist 可以打出 built distribution，和源码包相比，由于预先构建好，所以安装更快：

Format	Description	Notes
gztar	gzipped tar file (.tar.gz)	Unix 默认
bztar	bzipped tar file (.tar.bz2)
xztar	xzipped tar file (.tar.xz)
ztar	compressed tar file (.tar.Z)
tar	tar file (.tar)
zip	zip file (.zip)	Windows 默认
rpm	RPM
pkgtool	Solaris pkgtool
sdux	HP-UX swinstall
wininst	self-extracting ZIP file for Windows
msi	Microsoft Installer.

使用上，和 sdist 一样，可以使用 --formats 指定包格式。如：

$ python setup.py bdist --formats=rpm

同时为了简化操作，setuptools 提供了如下命令：

Command	Formats	Notes
bdist_dumb	tar, gztar, bztar, xztar, ztar, zip	Windows 默认 zip, Unix 默认 gztar
bdist_rpm	rpm, srpm
bdist_wininst	wininst
bdist_msi	msi

所以上面打 rpm 包可以使用：

$ python setup.py bdist_rpm

如果使用 bdist_wininst，打出来的是 exe 安装文件，可以点击安装。

Wheel

Wheel 也是一种 built 包，而且是官方推荐的打包方式。也许你曾经遇见或使用过 egg 包，但现在 wheel 是官方推荐的打包方式（https://wheel.readthedocs.io/en/stable/）。

wheel 包的优点：

• Faster installation for pure Python and native C extension packages.
• Avoids arbitrary code execution for installation. (Avoids setup.py)
• Installation of a C extension does not require a compiler on Windows or macOS.
• Allows better caching for testing and continuous integration.
• Creates .pyc files as part of installation to ensure they match the Python interpreter used.
• More consistent installs across platforms and machines.

使用 wheel 打包，首先要安装 wheel：

$ pip install wheel

然后使用 bdist_wheel 打包：

$ python setup.py bdist_wheel

执行成功后，目录下除了 dist 和 *.egg-info 目录外，还有一个 build 目录用于存储打包中间数据。

wheel 包的名称如 firstApp-0.0.1-py3-none-any.whl，其中 py3 指明只支持 Python3。

可以使用参数 --universal，包名如 mfirstApp-0.0.1-py2.py3-none-any.whl，表明 wheel 包同时支持 Python2 和 Python3

使用 universal 也成为通用 wheel 包，反之称为纯 wheel 包。

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安装 Wheel

上一节的示例应用没有任何内容。下面添加模块 greet 并重新打包。

# greet.py

def hello():
    print('Hello, welcome to setuptools!')

使用 bdist_wheel 再次打包后，我们可以使用 pip 安装到本地 Python 的 site-packages 目录。

$ pip install dist/fisrtApp-0.0.1-py3-none-any.whl

现在和其他使用 pip 安装的三方库一样使用：

from myapp.greet import hello

hello()

应用开发过程中会频繁变更，每次安装都需要先卸载旧版本很麻烦。使用 develop 开发模式安装的话，实际代码不会拷贝到 site-packages 下，而是除一个指向当前应用的链接（*.egg-link）。这样当前位置的源码改动就会马上反映到 site-packages。使用如下：

$ pip install -e .  # 或者 python setup.py develop

如需卸载，使用 pip uninstall。

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上传 Wheel 到 PyPI

Wheel 包可以自己使用和传输给其他人使用，但是维护更新不方便，而 PyPI 作为 Python 的 软件仓库，让所有人可以方便的上传和下载，以及管理三方库。

注册 PyPI 账号

登录 https://pypi.python.org/pypi，进入 Register 注册账号。

安装 twine

虽然 setuptools 支持使用 setup.py upload 上传包文件到 PyPI，但只支持 HTTP 而被新的 twine 取代。

同样的，需要先安装 twine：

$ pip install twine

使用 twine 上传

使用 upload：

$ twine upload dist/*

输入 username 和 password 即上传至 PyPI。如果不想每次输入账号密码，可以在家目录下创建 .pypirc 文件，内容如下：

[distutils]
index-servers =
    pypi
    pypitest

[pypi]
username: 
password: 

[pypitest]
repository: https://test.pypi.org/legacy/
username: 
password: 

填上自己的账号密码即可，这里配置了官方的 pypi 和 pypitest，若要配置其他仓库，按格式添加。

回到 PyPI 主页即可看到上传的 firstApp。

PyPI 主页显示会有延迟，所以不能马上搜索到结果，pip search 也可能搜索不到，但已经可以使用 pip 安装。

以上就是 Python 打包和分发的全部内容，当然是最简单的功能。更复杂的打包，比如模块过滤，非 py 文件打包，作者信息等常见的需求，都被实现在 setup() 内。所以接下来详细介绍 setup()。

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setup() 参数

上面的 setup.py 安装文件内，我们已经使用了 setup() 一些参数：name, version, packages。

name

项目名，也是最终在 PyPI 上搜索的名称。

name = 'firstApp'

version

项目版本号，一般由三部分组成：MAJOR, MINOR, MAINTENANCE。
- MAJOR version when they make incompatible API changes,
- MINOR version when they add functionality in a backwards-compatible manner, and
- MAINTENANCE version when they make backwards-compatible bug fixes.

版本号的选择参见：https://packaging.python.org/tutorials/distributing-packages/#choosing-a-versioning-scheme

version='0.0.1'

packages

列出项目内需要被打包的所有 package。一般使用 setuptools.find_packages() 自动发现。

packages=find_packages(exclude=['contrib', 'docs', 'tests*'])

exclude 用于排除不打包的 package。

description

项目的简短描述，一般一句话就好，会显示在 PyPI 上名字下端。

description='My first Python project'

对项目的完整描述，使用 long_description。如果此字符串是 rst 格式的，PyPI 会自动渲染成 HTML 显示。也可指定使用 markdown。

long_description=long_description,
long_description_content_type='text/x-rst'

url

通常为 GitHub上 的链接或者 readthedocs 的链接。。

url='https://github.com/pypa/sampleproject'

author

作者信息。

author='example',
author_email='[email protected]'

license

项目许可证。

license='MIT'

关于各种许可证的介绍和选择，参考：https://choosealicense.com/。

classifiers

项目分类，完整可选项参考：https://pypi.python.org/pypi?%3Aaction=list_classifiers。

classifiers=[
    # How mature is this project? Common values are
    # 3 - Alpha
    # 4 - Beta
    # 5 - Production/Stable
    'Development Status :: 3 - Alpha',

    # Indicate who your project is intended for
    'Intended Audience :: Developers',
    'Topic :: Software Development :: Build Tools',

    # Pick your license as you wish (should match "license" above)
     'License :: OSI Approved :: MIT License',

    # Specify the Python versions you support here. In particular, ensure
    # that you indicate whether you support Python 2, Python 3 or both.
    'Programming Language :: Python :: 2',
    'Programming Language :: Python :: 2.6',
    'Programming Language :: Python :: 2.7',
    'Programming Language :: Python :: 3',
    'Programming Language :: Python :: 3.2',
    'Programming Language :: Python :: 3.3',
    'Programming Language :: Python :: 3.4',
],

keywords

项目关键词列表。

keywords='sample setuptools development'

project_urls

项目相关额外连接，如代码仓库，文档地址等。

project_urls={
    'Documentation': 'https://packaging.python.org/tutorials/distributing-packages/',
    'Funding': 'https://donate.pypi.org',
    'Say Thanks!': 'http://saythanks.io/to/example',
    'Source': 'https://github.com/pypa/sampleproject/',
    'Tracker': 'https://github.com/pypa/sampleproject/issues',
}

install_requires

项目依赖的 Python 库，使用 pip 安装本项目时会自动检查和安装依赖。

install_requires=['pyyaml']

依赖的安装参考：https://packaging.python.org/discussions/install-requires-vs-requirements/#install-requires-vs-requirements-files。

python_requires

指定项目依赖的 Python 版本。

python_requires='>=3'

package_data

项目依赖数据文件，数据文件必须放在项目目录内且使用相对路径。

package_data={
    'myapp': ['data/*.yml'],
}

如果不指定作为目录的键为空串，则代表对所有模块操作（下例中将包含所有包内 data 目录下的 yaml 文件）：

package_data={
    '': ['data/*.yml'],
}

data_files

如果数据文件存在于项目外，则可以使用 data_files 参数或者 MANIFEST.in 文件进行管理。

• 如果用于源码包，则使用 MANIFEST.in；

• 如果用于 wheel，则使用 data_files。

  data_files=[(‘mydata’, [‘data/conf.yml’])]

上述设置将在打包 wheel 时，将 data/conf.yml 文件添加至 mydata 目录。

data_files 不能使用路径通配符。

此外，scripts, py_modeles, entry_points, console_scripts 等参数参考：https://packaging.python.org/tutorials/distributing-packages/#setup-args。

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其他初始化文件

在阅读 Github 上的 Python 库时，除了最基本核心的 setup.py 文件和主程序之外，还会看到其他一些文件。本节将介绍它们的作用和使用方法。

setup.cfg

包含了构建时候的一些默认参数，如：

[bdist_wheel]

universal=1

用于在使用 bdist_wheel 的时候的默认设置 --universal 参数 。

README.rst/README.md

项目说明文档，使用 reStrutruedText 可以在 PyPI 上很好的渲染，但 Markdown 则支持不够好。

MANIFEST.in

此文件在打源码包的时候告诉 setuptools 还需要额外打包哪些文件。

# Include the README
include *.md

# Include the license file
include LICENSE.txt

# Include the data files
recursive-include data *

不同于 data_files，MANIFEST.in 支持路径通配符。

LICENSE.txt

项目许可说明文件。

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setuptools 默认打包的文件

• README.rst/README.md
• setup.cfg
• MANIFEST.in

所以其他的文件，如 LICENSE.txt，在源码包时需要手动在 MANIFEST.in 里添加 include，在 wheel 包时需要在 setup.cfg 添加：

[metadata]
license_file = LICENSE.txt

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PyPI 上传推荐配置

• setup.py
  
  • name
  • version
  • author
  • author_email
  • url
  • packages
  • description
  • package_data/data_files
• setup.cfg
• MANIFEST.in
• README.rst
• LICENSE.txt
• <项目>

一个完整的 setup.py 示例

from setuptools import setup, find_packages

with open('README.rst', 'r', encoding='utf-8') as rd:
    long_description = rd.read()

setup(
    name="HelloWorld",
    version="0.1",
    packages=find_packages(),
    scripts=['say_hello.py'],

    # Project uses reStructuredText, so ensure that the docutils get
    # installed or upgraded on the target machine
    install_requires=['docutils>=0.3'],

    package_data={
        # If any package contains *.txt or *.rst files, include them:
        '': ['*.txt', '*.rst'],
        # And include any *.msg files found in the 'hello' package, too:
        'hello': ['*.msg'],
    },

    # metadata for upload to PyPI
    author="Me",
    author_email="[email protected]",
    description="This is an Example Package",
    long_description = long_description,
    license="PSF",
    keywords="hello world example examples",
    url="http://example.com/HelloWorld/", # project home page, if any
    project_urls={
        "Bug Tracker": "https://bugs.example.com/HelloWorld/",
        "Documentation": "https://docs.example.com/HelloWorld/",
        "Source Code": "https://code.example.com/HelloWorld/",
    }

    # could also include long_description, download_url, classifiers, etc.
)

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1. https://packaging.python.org/tutorials/distributing-packages/
2. https://setuptools.readthedocs.io/en/latest/setuptools.html#developer-s-guide
3. https://pythonwheels.com/
4. https://github.com/pypa/twine