打包發布Python模塊的方法詳解

昨天把自己的VASP文件處理庫進行了打包并上傳到PyPI，現在可以直接通過pip和easy_install來安裝VASPy啦（同時歡迎使用VASP做計算化學的童鞋們加星和參與進來），

VASPy的GotHub地址：https://github.com/PytLab/VASPy
VASPy的PyPI地址：https://pypi.python.org/pypi/vaspy/

由于自己的記性真是不咋地，怕時間久了就忘了，于是在這里趁熱打鐵以自己的VASPy程序為例對python的打包和上傳進行下總結。

VASPy包文件結構

首先寫貼上來VASPy包的整個文件結構, 后面的內容都是以此為例進行說明：

VASPy/
├── LICENSE
├── MANIFEST
├── MANIFEST.in
├── README.rst
├── requirements.txt
├── scripts
│ ├── change_incar_parameters.py
│ ├── create_inputs.py
│ └── ...
├── setup.cfg
├── setup.py
├── tests
│ ├── incar_test.py
│ ├── __init__.py
│ ├── oszicar_test.py
│ ├── outcar_test.py
│ ├── testdata
│ │ ├── CONTCAR
│ │ ├── DOS_SUM
│ │ ├── ELFCAR
│ │ └── ...
│ └── ...
└── vaspy
 ├── __init__.py
 ├── iter.py
 ├── matstudio.py
 └── ...
 
4 directories, 54 files

打包和安裝第三方包的工具

這里我們需要借助setuptools和pip等工具進行自己包的打包和發布以及安裝，如果需要構建成wheel還需要安裝wheel模塊。如果python版本>=2.7.9或者>=3.4，setuptools和pip是已經安裝好的，可能需要進行更新到最新版本

pip install -U pip setuptools

可以使用包管理工具，例如

yum install pip
sudo apt-get install pip

通過get-pip.py腳本安裝，如果檢測到沒有安裝wheel和setuptools也會自動安裝

python get-pip.py

具體的工具安裝和介紹就不多講了，可以請參考requirements for installing packages

包中不同文件的作用

setup.py

這個文件是打包整個項目最重要的文件，它里面提供了兩個主要的功能：

setup()函數，此函數的參數指定了如何配置自己的項目。
命令行工具，包括打包，測試，發布等?？梢酝ㄟ^下面的命令查看；

python setup.py --help-commands

setup.cfg

此文件包含了構建時候的一些默認參數例如構建bdist_wheel的時候的--universal參數

[bdist_wheel]
universal=1

這樣每次打包的時候就會默認使用--universal參數了，效果類似：

python setup.py bdist_wheel --universal

README.rst

這個最初我是用markdown寫的，打包發布到PyPI之后發現PyPI不支持markdown的渲染，頁面上真是一片混亂，于是就用reStrutruedText的語法重新寫了一遍。畢竟標記語言語法基本上可以秒上手，實在不行找個模板比葫蘆畫瓢就行。
reStructureText的語法規則可參考官方文檔:Quick reStructuredText

其實還有一種方法就是使用pandoc將markdown轉換成rst格式，一種省事的方式就是使用pyandoc模塊在發布的時候自動轉換。
具體方法可以參考：Use Markdown README's in Python modules

MANIFEST.in

此文件在打包的時候告訴setuptools還需要額外打包那些文件，例如我VASPy中的單元測試的測試數據文件我就使用這個文件將其包含進來。當然README，LICENSE這些也可以通過它來一起打包進來。
下面是我自己的MANIFEST.in的內容：

include README.rst
include requirements.txt
include LICENSE
recursive-include scripts *
recursive-include tests *

具體的語法規則可以參考：The MANIFEST.in template

vaspy/

此文件夾就是vaspy源代碼所在的包。

tests/

此文件夾也是一個子包，包含了單元測試腳本，為了能使用python setup.py test進行單元測試，特地添加了__init__.pys使其成為一個包。

setup()的參數

這里只介紹我使用的幾個參數，其他參數的具體使用可以參考：https://docs.python.org/3/distutils/setupscript.html

name

versions = "vaspy"

是整個項目的名字，打包后會使用此名字和版本號。

version

from vaspy import __version__
version = __version__

description

是一個簡短的對項目的描述，一般一句話就好，會顯示在pypi上名字下端。

long_description

是一個長的描述，相當于對項目的一個簡潔，如果此字符串是rst格式的，PyPI會自動渲染成HTML顯示。這里可以直接讀取README.rst中的內容。

url

包的連接，通常為GitHub上的鏈接或者readthedocs的鏈接。

packages

需要包含的子包列表，setuptools提供了find_packages()幫助我們在根路徑下尋找包，這個函數distutil是沒有的。

setup_requires

這個參數定義了VASPy安裝和順利運行所需要的其他依賴項（最基本的），使用pip安裝的時候會對這些依賴項進行安裝。
關于這個參數與requirements.txt的區別可以參考：install_requires vs Requirements files

classifier

這個參數提供了一系列的分類，在PyPI上會將其放入不同的目錄中講項目進行歸類。
具體的categories的名稱和規則參考：https://pypi.python.org/pypi?%3Aaction=list_classifiers

test_suite

這個參數可以幫助我們使用

python setup.py test

來跑單元測試，再也不需要單獨再寫一個腳本例如run_tests.py這樣來跑單元測試了。
此參數的官方解釋：

A string naming a unittest.TestCase subclass (or a package or module containing one or more of them, or a method of such a subclass), or naming a function that can be called with no arguments and returns a unittest.TestSuite. If the named suite is a module, and the module has an additional_tests() function, it is called and the results are added to the tests to be run. If the named suite is a package, any submodules and subpackages are recursively added to the overall test suite.

也就是說這個參數可以接受多種類型的參數：

接收unittest.TestCase子類，我們可以講所有單元測試寫入一個測試用例中，然后import進來，再傳你給test_suite
接收函數對象，此函數對象沒有任何參數，且返回一個unittest.TestSuite.這樣我們就可以單獨寫一個函數，將多個測試用例合并成一個suite然后返回，然后再將函數import進來傳給test_suite。

模塊和包名稱，我就是使用這種方式，之前自己的測試都是分開的多個腳本，這樣我添加一個__init__.py就可以將其變成一個包，將包名傳給test_suite，setuptools就會神奇的將此包下的所有測試全部跑一邊，這樣我以后再加測試腳本的時候直接就添加新的腳本就好了，其他的都不需要改動了。

運行效果：

zjshao@SHAO-PC:/mnt/d/Dropbox/Code/CentOS_code/VASPy$ python setup.py test
running test
running egg_info
creating vaspy.egg-info
writing vaspy.egg-info/PKG-INFO
writing top-level names to vaspy.egg-info/top_level.txt
writing dependency_links to vaspy.egg-info/dependency_links.txt
writing manifest file 'vaspy.egg-info/SOURCES.txt'
reading manifest file 'vaspy.egg-info/SOURCES.txt'
reading manifest template 'MANIFEST.in'
writing manifest file 'vaspy.egg-info/SOURCES.txt'
running build_ext
test_compare (tests.incar_test.InCarTest)
Make sure we can compare two InCar objects correctly. ... ok
test_eq (tests.incar_test.InCarTest)
Test __eq__() function. ... ok
...
此處省略若干

發布自己的python包

1. 首先先去PyPI注冊帳號

2. 配置~/.pypirc如下：

[distutils]
index-servers =
 pypi
 pypitest
 
[pypi]
username:ShaoZhengjiang
password:mypassword
 
[pypitest]
username:ShaoZhengjiang
password:mypassword

3. 然后注冊并上傳自己的包到測試服務器

pypi提供了一個測試服務器，我們可以在這個測試服務器上做測試。

python setup.py register -r pypitest

然后

python setup.py sdist upload -r pypitest

若沒有問題我們應該不會得到任何錯誤。

4. 上傳至PyPI

若上面的測試成功，我們就可以按照相同的步驟將包注冊并上傳。

python setup.py register -r pypi
python setup.py sdist upload -r pypi

Ok,之后我們就可以在PyPI(https://pypi.python.org/pypi/vaspy/)上看到我們自己的包了。

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