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Python .whl文件(或wheels)是Python中很少討論的一部分，但是它們對(duì)Python包的安裝過(guò)程非常重要。如果您已經(jīng)使用pip安裝了Python包，那么很有可能是輪子(wheels)使安裝速度更快、效率更高了。
輪子是Python生態(tài)系統(tǒng)的一個(gè)組件，它有助于使包的安裝工作正常進(jìn)行。它們?cè)试S更快的安裝和更穩(wěn)定的包分發(fā)過(guò)程。在本教程中，您將深入了解輪子是什么，它們提供了什么好處，以及它們是如何獲得吸引力并使使用Python變得更方便的。
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輪子簡(jiǎn)介
在學(xué)習(xí)如何將項(xiàng)目打包到輪子中之前，從用戶的角度了解使用輪子是什么樣子是很有幫助的。
可以像往常一樣在環(huán)境中安裝一個(gè)Python包來(lái)開(kāi)始這個(gè)實(shí)驗(yàn)。在這種情況下，安裝uWSGI 2.0.x版本:
- $ 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
要完全安裝uWSGI, pip需要經(jīng)過(guò)幾個(gè)不同的步驟:
- 在第3行，它下載一個(gè)名為uwsgi-2.0.18.tar.gz的TAR文件(tarball)，該文件是用gzip壓縮的。
- 在第6行，它接受tarball并通過(guò)調(diào)用setup.py構(gòu)建一個(gè).whl文件。
- 在第7行，它將輪子標(biāo)記為uWSGI-2.0.18-cp38-cp38-macosx_10_15_x86_64.whl。
- 在第10行，它在構(gòu)建了輪子之后安裝實(shí)際的包。
pip檢索的tar.gz tarball是一個(gè)源分發(fā)包，或sdist，而不是一個(gè)輪子。在某些方面，sdist是輪子的反義詞。
源代碼發(fā)行版包含源代碼。這不僅包括Python代碼，還包括與包綁定的任何擴(kuò)展模塊的源代碼(通常用C或c++編寫(xiě))。對(duì)于源發(fā)行版，擴(kuò)展模塊是在用戶端而不是開(kāi)發(fā)人員端編譯的。
源分發(fā)版還包含一個(gè)元數(shù)據(jù)包，位于名為.egg-info的目錄中。該元數(shù)據(jù)有助于構(gòu)建和安裝包，但用戶實(shí)際上并不需要使用它做任何事情。
從開(kāi)發(fā)人員的角度來(lái)看，當(dāng)您運(yùn)行以下命令時(shí)，會(huì)創(chuàng)建一個(gè)源分發(fā)包:
- $ python setup.py sdist
現(xiàn)在嘗試安裝一個(gè)不同的包：chardet:
- $ 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
您可以看到一個(gè)與uWSGI安裝明顯不同的輸出。
安裝chardet時(shí)直接從PyPI下載一個(gè).whl文件。車(chē)輪名稱為chardet-3.0.4-py2.py3-none-any。whl遵循特定的命名約定，稍后您將看到。從用戶的角度來(lái)看，更重要的是，當(dāng)pip在PyPI上找到一個(gè)兼容的滾輪時(shí)，并不存在構(gòu)建階段。
從開(kāi)發(fā)人員的角度來(lái)看，輪子是運(yùn)行以下命令的結(jié)果:
- $ python setup.py bdist_wheel
為什么uWSGI給你一個(gè)源分布，而chardet提供一個(gè)輪子?您可以通過(guò)查看PyPI上每個(gè)項(xiàng)目的頁(yè)面并導(dǎo)航到下載文件區(qū)域來(lái)了解原因。本節(jié)將向您展示pip在PyPI索引服務(wù)器上實(shí)際看到的內(nèi)容:
- 由于項(xiàng)目的復(fù)雜性，uWSGI只提供了一個(gè)源分發(fā)版(uWSGI -2.0.18.tar.gz)。
- chardet同時(shí)提供了一個(gè)輪盤(pán)和一個(gè)源代碼發(fā)行版，但是如果與您的系統(tǒng)兼容，pip會(huì)更喜歡輪盤(pán)。稍后您將看到如何確定兼容性。
另一個(gè)用于輪子安裝的兼容性檢查示例是psycopg2，它為Windows提供了大量的車(chē)輪，但沒(méi)有為L(zhǎng)inux或macOS客戶端提供任何輪子。這意味著，根據(jù)您的具體設(shè)置，pip安裝psycopg2可以獲取一個(gè)滾輪或源分發(fā)版。
為了避免這些類(lèi)型的兼容性問(wèn)題，一些包提供了多個(gè)輪子，每個(gè)輪子都針對(duì)特定的Python實(shí)現(xiàn)和底層操作系統(tǒng)。
到目前為止，您已經(jīng)看到了輪子和sdist之間的一些明顯區(qū)別，但更重要的是這些區(qū)別對(duì)安裝過(guò)程的影響。
輪子加速安裝
在上面，您看到了獲取預(yù)構(gòu)建輪子的安裝和下載sdist的安裝的比較。輪子使得Python包的端到端安裝速度更快，原因有兩個(gè):
- 在其他條件相同的情況下，輪子通常比源分發(fā)包更小，這意味著它們可以在網(wǎng)絡(luò)中更快地移動(dòng)。
- 直接從wheels安裝避免了從源分發(fā)版構(gòu)建包的中間步驟。
幾乎可以保證，安裝chardet只需uWSGI所需時(shí)間的一小部分。然而，這是一種不公平的比較，因?yàn)閏hardet是一個(gè)明顯更小和更簡(jiǎn)單的包。使用不同的命令，您可以創(chuàng)建一個(gè)更直接的比較，它將演示輪子造成的差異有多大。
你可以通過(guò)-no-binary選項(xiàng)讓pip忽略它對(duì)車(chē)輪的傾斜:
- $ time python -m pip install \
- --no-cache-dir \
- --force-reinstall \
- --no-binary=:all: \
- cryptography
這個(gè)命令計(jì)算加密包的安裝時(shí)間，告訴pip使用源分發(fā)包，即使有合適的輪可用。包括:all:使規(guī)則適用于密碼學(xué)及其所有依賴關(guān)系。
在我的機(jī)器上，從開(kāi)始到結(jié)束大約需要32秒。不僅安裝要花費(fèi)很長(zhǎng)時(shí)間，而且構(gòu)建加密還需要提供OpenSSL開(kāi)發(fā)頭，并可用于Python。
現(xiàn)在可以重新安裝密碼學(xué)，但是這次要確保pip使用來(lái)自PyPI的wheels。因?yàn)閜ip更喜歡輪子，所以這類(lèi)似于完全不帶參數(shù)調(diào)用pip install。但在這種情況下，你可以讓意圖顯式通過(guò)要求車(chē)輪-純二進(jìn)制:
此選項(xiàng)僅花費(fèi)4秒多一點(diǎn)的時(shí)間，即僅為密碼學(xué)及其依賴項(xiàng)使用源分發(fā)版時(shí)所用時(shí)間的八分之一。
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