2019年Python生態系統中比較流行的主題之一是關于打包和分發的。隨著這一年的結束，我想總結一下我們目前可用來分發用Python構建的應用程序的多種途徑。雖然其中一些也適用于任何語言。

無論你交付的是可執行文件、虛擬環境、打包的代碼還是完整的應用程序，下面的列表都包括了標準系統和一些在進入2020年時需要記住的新事物。

應用程序

要發布一個應用程序，你需要的不僅僅是一個從PyPI進行pip-install的庫。你需要一種萬無一失的在所有支持的操作系統中安裝它及其依賴項的方式。這些依賴項可以包括其他非Python包以及像二進制文件或映像之類的外部資源。

下面是一些幫助你跨平臺安裝和分發代碼的選項。

Docker

Docker使用操作系統中的基本功能來隔離進程，使其不知道系統的其余部分。它可以在你的主機內運行不同操作系統的內核進程，非常類似于虛擬化，但不使用虛擬硬件。

它的文件系統是分層的，因此占用的空間很小，只包含運行所需的文件，而不是典型的虛擬磁盤，虛擬機中還包括空閑空間。

使用一個最小程度打包的根文件系統，我們會看到整個操作系統的映像只占用幾十MB，而不是虛擬機所需的GB，這并不少見。

你可以在一個公共注冊中心(如DockerHub)或你的組織內部的一個私有注冊中心分發這些容器。用戶會在自己的計算機上安裝Docker守護進程，然后使用它來獲取你的映像并在本地運行它。

由于Docker映像只不過是一個根文件系統，所以你也可以將它們作為一個文件分發，并使用Docker導入它。

要構建一個映像，你可以從一個rootfs開始，或者在一個現有的注冊表映像的基礎上進行添加。大多數操作系統供應商在DockerHub中都維護了官方的精簡映像，這些映像通常都很小。

其他組織也為他們的應用程序的新版本制作了官方映像，比如構建在Debian之上的Python映像。Postgress、MySQL、Redis、Nginx和許多其他標準服務也都是這樣做的。

Docker現在可以在Linux、OSX和Windows上運行。這種跨平臺支持意味著你構建的任何映像都具有廣泛的分布，并且復雜性最小。你不僅可以控制應用程序，還可以控制它所運行的環境，從而使兼容性問題變得不那么嚴重。

然而，在配置網絡或持續性存儲時仍然可能存在復雜性。典型的應用程序只需要處理端口轉發，但是有時候我們很難想象抽象層是如何工作的，所以編寫良好的文檔依然很重要。

使用Docker，你可以控制Python發行版、支持的OS包(如各個模塊所需的C庫)和你的虛擬環境。

由于啟動一個容器只需要幾毫秒的時間，所以每次當你想要執行應用程序時運行一個新的容器是完全可以接受的，甚至是推薦的。

有些人甚至使用Docker作為虛擬環境的替代品。由于它啟動很快，并且可以提供一個交互式shell，所以當你需要處理一個特定的項目時，創建一個新容器并不是一個壞主意。

一旦你有了一個配置了基礎環境的運行容器，你就可以保存該映像以便重用，或者甚至可以將其導出到文件中。

例如，下面的命令會啟動一個新的Python容器，將當前工作目錄掛載為/work，并將你放入一個bash shell中。容器目錄中的更改反映在基礎目錄中。

一旦進入容器，你就可以安裝任何需要的Apt或PyPI包。

退出shell后你將會返回到主機。此時，你可以運行下一條命令將任何的更改保存為一個新的Docker映像，你可以稍后重用它或將其推送到DockerHub進行分發:

你可以在你組織內部的私有Docker 注冊表中共享此新映像，或者運行以下命令將該容器導出為一個文件，任何人都可以下載它并將其導入他們的本地Docker環境中:

然而，分發的真正工作流程是創建一個Dockerfile，任何人都可以使用它來創建自己的映像。換句話說，你提供了一個帶有Docker守護進程指令的小型文本文件，而不是整個文件系統的副本。

任何人都可以使用該文件克隆你的repo，并運行此命令去創建一個此映像的本地版本:

一個典型的Dockerfile如下所示，請查看他們的文檔以獲取更多信息:

更過詳情：https://docs.docker.com/?

虛擬機和Vagrant

容器的下一步是分發一個完整的虛擬機。自從虛擬化得到廣泛應用和硬件支持以來，這種類型的系統已經存在了一段時間了。

交付一個“虛擬設備”是很有吸引力的，因為你幾乎可以完全控制你的應用程序運行的環境。所有東西都是可配置的:操作系統、它的包、磁盤和網絡，甚至空閑空間的大小。

使用虛擬機的缺點是發行版的大小，通常是在GB級。另外，你還得想辦法讓客戶得到你的映像。Amazon S3 或 Digital Ocean Spaces之類的東西就是一個很好的起點。

一開始，只有服務器硬件支持運行虛擬機，但是現在每個處理器都有這個能力，而且所有主要的操作系統都支持它。還有一些免費的應用程序可以幫助你管理和配置虛擬機，比如Oracle的VirtualBox。

Vagrant是在VirtualBox等管理器上配置和運行虛擬機的另一個系統。它的功能很像Docker，你可以在一個文件中指定虛擬機所需要的所有東西，它可以為你構建和運行該虛擬機。

與前一節中的Dockerfile類似，Hashicorp的Vagrant使用一個Vagrantfile，其中包含有關如何啟動和配置虛擬機的指令。

就像Docker映像提供了運行容器的基本文件系統一樣，Vagrant box也為虛擬機提供了基礎文件系統。

下面的示例Vagrantfile與上一節中的Dockerfile所做的事情類似:

使用這個文件克隆你的存儲庫，并運行這些命令來啟動VM，然后你就會進入它的shell:

Vagrant確實通過使用Vagrant Box catalog提供與DockerHub類似的體驗來幫助我們解決分發問題。

有了它，你可以得到你的基礎映像或上傳新的映像與他人分享。你甚至可以將一個Vagrantfile指向內部的URL去下載一個box。

更多詳情：https://www.vagrantup.com/intro/index.html

PyInstaller

我們之前已經介紹過這個模塊。PyInstaller負責綁定運行你的應用程序所需的所有資源，包括Python發行版。在爬取你的代碼時，它會指出要打包哪些Python依賴項，同時仍然允許你指定其它要包括在bundle中的資源。

它的打包結果是一個適用于Windows、Linux或OSX的可安裝應用程序。在執行期間，它會將該程序與綁定的解釋器一起解壓到一個文件夾中，并運行你的入口點腳本。

它足夠靈活，可以讓你控制Python發行版和執行環境。我甚至成功地使用它將瀏覽器與我的Python包綁定在一起。

但使用它確實會帶來麻煩。在提取自身時，它將更改應用程序運行的基本目錄。這意味著，任何依賴__file__來確定當前執行路徑的代碼現在都需要使用PyInstaller配置的內部環境。

分發你的bundle完全取決于你。對于這種類型的設置，大多數人選擇對象存儲和CDN。

在以這種方式分發時要記住一點，即檢查你的代碼是否需要驗證它所運行的操作系統環境。

換句話說，與使用Docker或Vagrant不同，如果你需要安裝特定的apt包，那你就無法保證該包在執行期間就已經存在。

更多詳情：https://www.pyinstaller.org/?

Briefcase

Briefcase是這類產品的后起之秀。它是Beeware項目的一部分，該項目旨在將Python應用程序打包分發給所有操作系統和設備，包括Android和iOS。

它與PyInstaller處于類似的領域，這意味著它可以將你的模塊及其依賴項綁定到一個可安裝的應用程序中。但它也增加了對移動設備和帶有AppleTV或tvOS的電視的支持。

不幸的是，其文檔仍然有點松散，而且主要是以示例的形式。然而，該項目很有前景，并且仍在積極開發中。頗受歡迎的編輯器Mu就將它用于打包。

你可以將使用Briefcase構建的應用程序提交到Android和Apple應用商店進行分發。

更多詳情：https://beeware.org/project/projects/tools/briefcase/?

虛擬環境

有時，我們可以假設你的用戶擁有一個標準的操作系統。也許他們都是從公司內部的IT部門構建的庫存映像運行的。也許你的應用程序很簡單，根本不必擔心操作系統或解釋器的復雜性。

如果你只需要考慮Python代碼及其依賴關庫，那么這個類別適合你。

Pex

Pex是由Twitter的員工構建的，它是一種將整個虛擬環境與你的Python應用程序一起發布的方法。它被設計為使用一個預先安裝的Python解釋器，它利用了為Python Zip應用程序構建的標準(在PEP-441中有概述)。

從Python 2.6開始，解釋器就能夠將目錄或zip格式的歸檔文件作為腳本執行。

Pex構建在此基礎之上，簡化了復制單個文件的分發過程。這些文件可以在不同的平臺(OSX、Linux、Windows)以及不同的解釋器上工作。盡管在使用帶有C綁定的模塊時存在一些限制。

在你的基本系統中安裝Pex之后，你可以使用它生成一個包含整個Python環境的文件。

將該文件傳遞到你同事的計算機，你將能夠在那里執行該文件，而不需要安裝除基本Python解釋器之外的任何東西。

你甚至可以在解釋器模式下運行一個文件，這樣它就會打開一個Python REPL，其中包含你的環境中可以導入的所有必要模塊。

將你的虛擬環境凍結為一個.pex文件相當簡單:

然后你可以執行該文件來打開一個帶有你的環境的REPL:

你還可以在創建文件時指定入口點，以便它可以在你的模塊中執行特定的函數，就像你直接運行python命令一樣。

目前沒有系統可以為你分發Pex文件，因此，就像前面的項目一樣，你只能使用公共對象存儲和CDNs。

更多詳情：https://github.com/pantsbuild/pex

Shiv

與Pex類似，LinkedIn的人員建立了一個不同的模塊，稱為Shiv。他們構建一些不同的東西的主要原因是試圖在Pex可執行文件的開始期間嘗試并解決一個問題。考慮到存儲庫和依賴項的復雜性，他們希望以不同的方式處理環境設置。

代替將各種輪子與應用程序一起打包，Shiv會包含一個完整的由pip安裝的site-packages目錄。這讓所有的東西都能開箱即用，并且速度幾乎是Pex的兩倍。

這里是一個如何使用Shiv生成一個.pyz文件的例子，它做了一些與Pex部分類似的事情:

然后，你就可以使用以下命令直接執行它:

需要注意的是，打包帶有OS依賴項的庫在平臺之間是不交叉兼容的。正如在Pex部分中提到的，這主要是依賴于底層C庫的模塊的問題。你必須為每個平臺生成不同的文件。

同樣，目前還沒有讓你分發這些文件的構建系統，所以你必須依賴AWS、DO、CDNs或其他應用商店，如JFrog的Artifactory或Sonatype的Nexus。

更多詳情：https://github.com/linkedin/shiv

Pipx

雖然不是構建應用程序或分發它們的方法，但Pipx提供了一種不同的方式來安裝它們。它與你的操作系統一起工作，以隔離虛擬環境及其依賴項，更接近于Homebrew等系統對OSX的作用。

Pipx提供了一種簡單的方法，可以讓你將包安裝到隔離的環境中，并全局地公開它們的命令行入口點。它還提供了一種機制來列出、升級和卸載這些包，而不涉及虛擬環境的細節。

一個很好的例子就是linter的使用。假設你在多個python應用程序上工作，每個應用程序都有一個單獨的virtualenv，你希望使用flake8在所有應用程序上執行相同的linting操作。

代替將flake8模塊安裝到每個virtualenv中，你可以使用Pipx來安裝一個全系統范圍的flake8命令，該命令在每個環境中都可用，但運行在它們自己完全獨立的環境中。

更多詳情：https://pypi.org/project/pipx/?

單文件可執行文件

有時，你希望為客戶提供一個不需要預裝庫即可運行的可執行文件，就像你使用Docker或Pex一樣。

這里描述的機制可以幫助你完成此任務。和前面的類別一樣，它們都需要某種形式的對象或應用商店來幫助分發。

PyInstaller

雖然我們已經討論了PyInstaller，但是在這個類別中還是值得再次提及它，因為這是它的主要功能之一。

它可以生成整個應用程序的單個可執行文件，并綁定所有依賴項。你可以為每個操作系統創建一個，它就可以像任何其他本機應用程序一樣運行。

PyOxidizer

作為打包和分發領域的最新產品之一，PyOxidizer非常有前途。它利用了為Rust編程語言創建的打包工具。

與PyInstaller非常相似，你可以完全控制想要綁定到其中的所有內容，但它也可以允許你執行類似Pex或Shiv的代碼。這意味著你可以創建你的包，使它作為一個REPL運行，其中的所有依賴項都已預先安裝。

分發一個包括REPL的完整Python環境會產生一些令人興奮的應用程序，特別是對于需要多個包來進行數據探索的研究團隊或科學計算。

與PyInstaller相比的一個優點是，它不是提取到文件系統，而是將自身提取到內存中，從而大大縮短了實際的Python應用程序的啟動時間。

這個特性與PyInstaller有類似的缺點。你必須將任何內部引用調整為__file__或類似的操作，因此它們依賴于運行時PyOxidizer配置的環境。

更多的細節可以在他們的官方文檔中找到，但我們也在這篇文章中對此做了很多的介紹。

Nuitka

除了使用一個綁定的解釋器執行Python代碼之外，你還可以選擇將代碼編譯為C。這帶來了幾個好處，包括更快執行的可能性，因為C編譯器可以執行解釋器無法執行的優化。

Nuitka是為將Python代碼編譯成C而構建的系統。雖然這個概念類似于更廣為人知的Cython，但它不是一種單獨的語言。它還能做Cython做不到的事情，比如抓取依賴項并將所有東西編譯成一個二進制文件。

生成的可執行文件能在本地代碼中以更快的速度運行，并且不需要提取。

編譯可能會變得很復雜，尤其是考慮到平臺的復雜性時。但是如果你為它安排好了時間，你就能獲得好處。我以前成功地做過幾次。

更多詳情：https://nuitka.net/?

應用商店體驗

我們幾乎每天都在使用的其他應用程序分發系統:應用商店。此軟件用于安裝和維護其他應用程序。

就像Apple App Store或谷歌Play Store一樣，在Linux中也有類似的機制來支持簡單的集成。

Snapcraft

Snapcraft提供標準的應用商店體驗。你可以將你的應用程序發布到他們的商店，用戶可以在那里發現并安裝它。

安裝是獨立的，以避免與其他應用程序發生沖突，并且它可以跨Linux發行版工作，包括庫依賴項。

安裝后，應用商店會自動將應用程序保持在最新的穩定版本，并提供一種機制來在保留數據同時恢復到以前的狀態。

Ubuntu管理著這個商店，所以你在打包了你的應用程序(或者他們所說的snap)之后，你必須用一個注冊的Ubuntu One帳號將這個snap發布到商店。

更多詳情：https://snapcraft.io/?

Flatpak

另一個與Snapcraft非常相似的概念是Flatpak。

它還通過使用容器技術為應用程序提供隔離來提供與FlatHub.org類似的存儲體驗。不過，您也可以托管自己的私有hub，或者在單個文件中分發包。

Flatpak包還可以利用一些桌面集成功能。它們提供了諸如位置檢測、訪問應用程序外部資源的能力(很像您的手機請求權限去打開文件或URL)、通知、窗口裝飾等信息。

更多創建您的第一個Flatpak的細節和說明，請查看這里：http://docs.flatpak.org/en/latest/first-build.html#?

總結

我們擁有一個完整的、功能豐富的應用程序打包和分發機制生態系統。其中大多數都不是特定于Python語言的，但是很容易與它進行集成。

雖然分發應用程序看起來有很多選擇，但我希望這里應用的分類能幫助您根據你可以控制的部分選擇最適合您需要的方式。

英文原文：https://tryexceptpass.org/article/distributing-python-applications/?
譯者：Nothing

總結

以上是生活随笔為你收集整理的本地分发_2020年分发Python应用程序的12个热门途径的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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