什么是Python Wheels?为什么要关心它?

前言

Python .whl文件(或wheels)是Python中很少讨论的一部分，但是它们对Python包的安装过程非常重要。如果您已经使用pip安装了Python包，那么很有可能是轮子(wheels)使安装速度更快、效率更高了。

轮子是Python生态系统的一个组件，它有助于使包的安装工作正常进行。它们允许更快的安装和更稳定的包分发过程。在本教程中，您将深入了解轮子是什么，它们提供了什么好处，以及它们是如何获得吸引力并使使用Python变得更方便的。

轮子简介

在学习如何将项目打包到轮子中之前，从用户的角度了解使用轮子是什么样子是很有帮助的。

可以像往常一样在环境中安装一个Python包来开始这个实验。在这种情况下，安装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

要完全安装uWSGI, pip需要经过几个不同的步骤:

1. 在第3行，它下载一个名为uwsgi-2.0.18.tar.gz的TAR文件(tarball)，该文件是用gzip压缩的。
2. 在第6行，它接受tarball并通过调用setup.py构建一个.whl文件。
3. 在第7行，它将轮子标记为uWSGI-2.0.18-cp38-cp38-macosx_10_15_x86_64.whl。
4. 在第10行，它在构建了轮子之后安装实际的包。

pip检索的tar.gz tarball是一个源分发包，或sdist，而不是一个轮子。在某些方面，sdist是轮子的反义词。

源代码发行版包含源代码。这不仅包括Python代码，还包括与包绑定的任何扩展模块的源代码(通常用C或c++编写)。对于源发行版，扩展模块是在用户端而不是开发人员端编译的。

源分发版还包含一个元数据包，位于名为.egg-info的目录中。该元数据有助于构建和安装包，但用户实际上并不需要使用它做任何事情。

从开发人员的角度来看，当您运行以下命令时，会创建一个源分发包:

$ python setup.py sdist

现在尝试安装一个不同的包：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

您可以看到一个与uWSGI安装明显不同的输出。

安装chardet时直接从PyPI下载一个.whl文件。车轮名称为chardet-3.0.4-py2.py3-none-any。whl遵循特定的命名约定，稍后您将看到。从用户的角度来看，更重要的是，当pip在PyPI上找到一个兼容的滚轮时，并不存在构建阶段。

从开发人员的角度来看，轮子是运行以下命令的结果:

$ python setup.py bdist_wheel

为什么uWSGI给你一个源分布，而chardet提供一个轮子?您可以通过查看PyPI上每个项目的页面并导航到下载文件区域来了解原因。本节将向您展示pip在PyPI索引服务器上实际看到的内容:

1. 由于项目的复杂性，uWSGI只提供了一个源分发版(uWSGI -2.0.18.tar.gz)。
2. chardet同时提供了一个轮盘和一个源代码发行版，但是如果与您的系统兼容，pip会更喜欢轮盘。稍后您将看到如何确定兼容性。

另一个用于轮子安装的兼容性检查示例是psycopg2，它为Windows提供了大量的车轮，但没有为Linux或macOS客户端提供任何轮子。这意味着，根据您的具体设置，pip安装psycopg2可以获取一个滚轮或源分发版。

为了避免这些类型的兼容性问题，一些包提供了多个轮子，每个轮子都针对特定的Python实现和底层操作系统。

到目前为止，您已经看到了轮子和sdist之间的一些明显区别，但更重要的是这些区别对安装过程的影响。

轮子加速安装

在上面，您看到了获取预构建轮子的安装和下载sdist的安装的比较。轮子使得Python包的端到端安装速度更快，原因有两个:

1. 在其他条件相同的情况下，轮子通常比源分发包更小，这意味着它们可以在网络中更快地移动。
2. 直接从wheels安装避免了从源分发版构建包的中间步骤。

几乎可以保证，安装chardet只需uWSGI所需时间的一小部分。然而，这是一种不公平的比较，因为chardet是一个明显更小和更简单的包。使用不同的命令，您可以创建一个更直接的比较，它将演示轮子造成的差异有多大。

你可以通过-no-binary选项让pip忽略它对车轮的倾斜:

$ time python -m pip install 
      --no-cache-dir 
      --force-reinstall 
      --no-binary=:all: 
      cryptography

这个命令计算加密包的安装时间，告诉pip使用源分发包，即使有合适的轮可用。包括:all:使规则适用于密码学及其所有依赖关系。

在我的机器上，从开始到结束大约需要32秒。不仅安装要花费很长时间，而且构建加密还需要提供OpenSSL开发头，并可用于Python。

现在可以重新安装密码学，但是这次要确保pip使用来自PyPI的wheels。因为pip更喜欢轮子，所以这类似于完全不带参数调用pip install。但在这种情况下，你可以让意图显式通过要求车轮-纯二进制:

此选项仅花费4秒多一点的时间，即仅为密码学及其依赖项使用源分发版时所用时间的八分之一。

英文原文：

https://realpython.com/python-wheels/