打包发布Python模块的方法详解

前言

昨天把自己的VASP文件处理库进行了打包并上传到PyPI，现在可以直接通过pip和easy_install来安装VASPy啦（同时欢迎使用VASP做计算化学的童鞋们加星和参与进来），

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

由于自己的记性真是不咋地，怕时间久了就忘了，于是在这里趁热打铁以自己的VASPy程序为例对python的打包和上传进行下总结。

VASPy包文件结构

首先写贴上来VASPy包的整个文件结构, 后面的内容都是以此为例进行说明：

    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

打包和安装第三方包的工具

这里我们需要借助setuptools和pip等工具进行自己包的打包和发布以及安装，如果需要构建成wheel还需要安装wheel模块。如果python版本>=2.7.9或者>=3.4，setuptools和pip是已经安装好的，可能需要进行更新到最新版本

pip install -U pip setuptools

可以使用包管理工具，例如

    yum install pip
    sudo apt-get install pip

通过get-pip.py脚本安装，如果检测到没有安装wheel和setuptools也会自动安装

python get-pip.py

具体的工具安装和介绍就不多讲了，可以请参考requirements for installing packages

包中不同文件的作用

setup.py

这个文件是打包整个项目最重要的文件，它里面提供了两个主要的功能：

setup()函数，此函数的参数指定了如何配置自己的项目。
命令行工具，包括打包，测试，发布等。可以通过下面的命令查看；

python setup.py --help-commands

setup.cfg

此文件包含了构建时候的一些默认参数例如构建bdist_wheel的时候的--universal参数

    [bdist_wheel]
    universal=1

这样每次打包的时候就会默认使用--universal参数了，效果类似：

python setup.py bdist_wheel --universal

README.rst

这个最初我是用markdown写的，打包发布到PyPI之后发现PyPI不支持markdown的渲染，页面上真是一片混乱，于是就用reStrutruedText的语法重新写了一遍。毕竟标记语言语法基本上可以秒上手，实在不行找个模板比葫芦画瓢就行。
reStructureText的语法规则可参考官方文档:Quick reStructuredText

其实还有一种方法就是使用pandoc将markdown转换成rst格式，一种省事的方式就是使用pyandoc模块在发布的时候自动转换。
具体方法可以参考：Use Markdown README's in Python modules

MANIFEST.in

此文件在打包的时候告诉setuptools还需要额外打包那些文件，例如我VASPy中的单元测试的测试数据文件我就使用这个文件将其包含进来。当然README，LICENSE这些也可以通过它来一起打包进来。
下面是我自己的MANIFEST.in的内容：

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

具体的语法规则可以参考：The MANIFEST.in template

vaspy/

此文件夹就是vaspy源代码所在的包。

tests/

此文件夹也是一个子包，包含了单元测试脚本，为了能使用python setup.py test进行单元测试，特地添加了init.pys使其成为一个包。

setup()的参数

这里只介绍我使用的几个参数，其他参数的具体使用可以参考：https://docs.python.org/3/distutils/setupscript.html

name

versions = "vaspy"

是整个项目的名字，打包后会使用此名字和版本号。

version

    from vaspy import __version__
    version = __version__

description

是一个简短的对项目的描述，一般一句话就好，会显示在pypi上名字下端。

long_description

是一个长的描述，相当于对项目的一个简洁，如果此字符串是rst格式的，PyPI会自动渲染成HTML显示。这里可以直接读取README.rst中的内容。

url

包的连接，通常为GitHub上的链接或者readthedocs的链接。

packages

需要包含的子包列表，setuptools提供了find_packages()帮助我们在根路径下寻找包，这个函数distutil是没有的。

setup_requires

这个参数定义了VASPy安装和顺利运行所需要的其他依赖项（最基本的），使用pip安装的时候会对这些依赖项进行安装。
关于这个参数与requirements.txt的区别可以参考：install_requires vs Requirements files

classifier

这个参数提供了一系列的分类，在PyPI上会将其放入不同的目录中讲项目进行归类。
具体的categories的名称和规则参考：https://pypi.python.org/pypi?%3Aaction=list_classifiers

test_suite

这个参数可以帮助我们使用

python setup.py test

来跑单元测试，再也不需要单独再写一个脚本例如run_tests.py这样来跑单元测试了。
此参数的官方解释：

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.

也就是说这个参数可以接受多种类型的参数：

接收unittest.TestCase子类，我们可以讲所有单元测试写入一个测试用例中，然后import进来，再传你给test_suite
接收函数对象，此函数对象没有任何参数，且返回一个unittest.TestSuite.这样我们就可以单独写一个函数，将多个测试用例合并成一个suite然后返回，然后再将函数import进来传给test_suite。

模块和包名称，我就是使用这种方式，之前自己的测试都是分开的多个脚本，这样我添加一个init.py就可以将其变成一个包，将包名传给test_suite，setuptools就会神奇的将此包下的所有测试全部跑一边，这样我以后再加测试脚本的时候直接就添加新的脚本就好了，其他的都不需要改动了。

运行效果：

    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
    ...
    此处省略若干输出

    ----------------------------------------------------------------------
    Ran 22 tests in 3.574s

    OK

发布自己的python包

1. 首先先去PyPI注册帐号

2. 配置~/.pypirc如下：

    [distutils]
    index-servers =
      pypi
      pypitest

    [pypi]
    username:ShaoZhengjiang
    password:mypassword

    [pypitest]
    username:ShaoZhengjiang
    password:mypassword

3. 然后注册并上传自己的包到测试服务器

pypi提供了一个测试服务器，我们可以在这个测试服务器上做测试。

python setup.py register -r pypitest

然后

python setup.py sdist upload -r pypitest

若没有问题我们应该不会得到任何错误。

4. 上传至PyPI

若上面的测试成功，我们就可以按照相同的步骤将包注册并上传。

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

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