كيف تعمل مكتبات البيئة الافتراضية

هل فكرت يومًا في كيفية عمل مكتبات البيئة الافتراضية في Python؟ في هذه المقالة ، أقترح التعرف على المفهوم الرئيسي الذي تستخدمه جميع المكتبات للبيئات ، مثل virtualenv و virtualenvwrapper و conda و pipenv.

في البداية ، في Python لم يكن هناك قدرة مدمجة على إنشاء بيئات ، وتم تنفيذ هذه الميزة كقرصنة. كما اتضح ، فإن جميع المكتبات تعتمد على ميزة بسيطة للغاية لمترجم الثعبان.

عندما يبدأ Python المترجم ، فإنه يبدأ في البحث عن الدليل باستخدام الوحدات النمطية (حزم الموقع). يبدأ البحث بالدليل الأصل فيما يتعلق بالموقع الفعلي للمترجم القابل للتنفيذ (python.exe). إذا لم يتم العثور على مجلد الوحدة النمطية ، فإن Python يرتفع مستوى واحد ويقوم بذلك حتى يتم الوصول إلى الدليل الجذر. لفهم أن هذا دليل يحتوي على وحدات ، تبحث Python عن وحدة os ، والتي يجب أن تكون في ملف os.py ومطلوبة لكي تعمل python.

دعنا نتخيل أن مترجمنا موجود في /usr/dev/lang/bin/python . ثم ستبدو مسارات البحث على النحو التالي:

 /usr/dev/lang/lib/python3.7/os.py /usr/dev/lib/python3.7/os.py /usr/lib/python3.7/os.py /lib/python3.7/os.py 

كما ترى ، تضيف Python بادئة خاصة ( lib/python$VERSION/os.py ) إلى مسارنا. بمجرد أن يجد المترجم المطابقة الأولى (وجود ملف os.py) ، فإنه يغير sys.prefix و sys.exec_prefix إلى هذا المسار (مع إزالة البادئة). إذا لم يتم العثور على تطابقات لسبب ما ، فسيتم استخدام المسار القياسي ، والذي يتم تجميعه في المترجم.

لنرى الآن كيف تقوم بذلك إحدى أقدم وأشهر المكتبات ، virtualenv.

 user@arb:/usr/home/test# virtualenv ENV Running virtualenv with interpreter /usr/bin/python3 New python executable in /usr/home/test/ENV/bin/python3 Also creating executable in /usr/home/test/ENV/bin/python Installing setuptools, pkg_resources, pip, wheel...done. 

بعد التنفيذ ، يقوم بإنشاء أدلة إضافية:

 user@arb:/usr/home/test/ENV# tree -L 3 . ├── bin │ ├── activate │ ├── activate.csh │ ├── activate.fish │ ├── activate_this.py │ ├── easy_install │ ├── easy_install-3.7 │ ├── pip │ ├── pip3 │ ├── pip3.7 │ ├── python │ ├── python-config │ ├── python3 -> python │ ├── python3.7 -> python │ └── wheel ├── include │ └── python3.7m -> /usr/include/python3.7m ├── lib │ └── python3.7 │ ├── __future__.py -> /usr/lib/python3.7/__future__.py │ ├── __pycache__ │ ├── _bootlocale.py -> /usr/lib/python3.7/_bootlocale.py │ ├── _collections_abc.py -> /usr/lib/python3.7/_collections_abc.py │ ├── _dummy_thread.py -> /usr/lib/python3.7/_dummy_thread.py │ ├── _weakrefset.py -> /usr/lib/python3.7/_weakrefset.py │ ├── abc.py -> /usr/lib/python3.7/abc.py │ ├── base64.py -> /usr/lib/python3.7/base64.py │ ├── bisect.py -> /usr/lib/python3.7/bisect.py │ ├── codecs.py -> /usr/lib/python3.7/codecs.py │ ├── collections -> /usr/lib/python3.7/collections │ ├── config-3.7m-darwin -> /usr/lib/python3.7/config-3.7m-darwin │ ├── copy.py -> /usr/lib/python3.7/copy.py │ ├── copyreg.py -> /usr/lib/python3.7/copyreg.py │ ├── distutils │ ├── encodings -> /usr/lib/python3.7/encodings │ ├── enum.py -> /usr/lib/python3.7/enum.py │ ├── fnmatch.py -> /usr/lib/python3.7/fnmatch.py │ ├── functools.py -> /usr/lib/python3.7/functools.py │ ├── genericpath.py -> /usr/lib/python3.7/genericpath.py │ ├── hashlib.py -> /usr/lib/python3.7/hashlib.py │ ├── heapq.py -> /usr/lib/python3.7/heapq.py │ ├── hmac.py -> /usr/lib/python3.7/hmac.py │ ├── imp.py -> /usr/lib/python3.7/imp.py │ ├── importlib -> /usr/lib/python3.7/importlib │ ├── io.py -> /usr/lib/python3.7/io.py │ ├── keyword.py -> /usr/lib/python3.7/keyword.py │ ├── lib-dynload -> /usr/lib/python3.7/lib-dynload │ ├── linecache.py -> /usr/lib/python3.7/linecache.py │ ├── locale.py -> /usr/lib/python3.7/locale.py │ ├── no-global-site-packages.txt │ ├── ntpath.py -> /usr/lib/python3.7/ntpath.py │ ├── operator.py -> /usr/lib/python3.7/operator.py │ ├── orig-prefix.txt │ ├── os.py -> /usr/lib/python3.7/os.py │ ├── posixpath.py -> /usr/lib/python3.7/posixpath.py │ ├── random.py -> /usr/lib/python3.7/random.py │ ├── re.py -> /usr/lib/python3.7/re.py │ ├── readline.so -> /usr/lib/python3.7/lib-dynload/readline.cpython-37m-darwin.so │ ├── reprlib.py -> /usr/lib/python3.7/reprlib.py │ ├── rlcompleter.py -> /usr/lib/python3.7/rlcompleter.py │ ├── shutil.py -> /usr/lib/python3.7/shutil.py │ ├── site-packages │ ├── site.py │ ├── sre_compile.py -> /usr/lib/python3.7/sre_compile.py │ ├── sre_constants.py -> /usr/lib/python3.7/sre_constants.py │ ├── sre_parse.py -> /usr/lib/python3.7/sre_parse.py │ ├── stat.py -> /usr/lib/python3.7/stat.py │ ├── struct.py -> /usr/lib/python3.7/struct.py │ ├── tarfile.py -> /usr/lib/python3.7/tarfile.py │ ├── tempfile.py -> /usr/lib/python3.7/tempfile.py │ ├── token.py -> /usr/lib/python3.7/token.py │ ├── tokenize.py -> /usr/lib/python3.7/tokenize.py │ ├── types.py -> /usr/lib/python3.7/types.py │ ├── warnings.py -> /usr/lib/python3.7/warnings.py │ └── weakref.py -> /usr/lib/python3.7/weakref.py └── pip-selfcheck.json 

كما ترى ، تم إنشاء البيئة الافتراضية عن طريق نسخ ثنائي Python الثنائي إلى مجلد محلي (ENV / bin / python). يمكننا أيضًا ملاحظة أن المجلد الأصلي يحتوي على روابط رمزية لملفات مكتبة python القياسية. لا يمكننا إنشاء ارتباط رمزي للملف القابل للتنفيذ ، مثل سيظل المترجم يعيد تسميته إلى المسار الفعلي.

الآن دعنا ننشط بيئتنا:

 user@arb:/usr/home/test# source ENV/bin/activate 

يغير هذا الأمر متغير البيئة PATH $ بحيث يشير الأمر python إلى الإصدار المحلي من python. يتم تحقيق ذلك عن طريق استبدال المسار المحلي لمجلد الحاوية في بداية السطر $ PATH بحيث يكون للمسار المحلي الأسبقية على جميع المسارات على اليمين.

 export "/usr/home/test/ENV/bin:$PATH" echo $PATH 

إذا قمت بتشغيل البرنامج النصي من هذه البيئة ، فسيتم تنفيذه باستخدام ثنائي في /usr/home/test/ENV/bin/python . سيستخدم المترجم هذا المسار كنقطة بداية للعثور على الوحدات النمطية. في حالتنا ، سيتم العثور على وحدات المكتبة القياسية على المسار /usr/home/test/ENV/lib/python3.7/ .

هذا هو الاختراق الرئيسي ، والذي بفضله تعمل جميع المكتبات للعمل مع البيئات الافتراضية.

التحسينات في Python 3

بدءًا من الإصدار Python 3.3 ، ظهر معيار جديد ، يُشار إليه باسم PEP 405 ، والذي يقدم آلية جديدة للبيئات خفيفة الوزن.

يضيف هذا PEP خطوة إضافية إلى عملية البحث. إذا قمت بإنشاء pyenv.cfg تكوين pyenv.cfg ، فبدلاً من نسخ Python binary وجميع pyenv.cfg ، يمكنك ببساطة تحديد موقعها في هذا التكوين.

يتم استخدام هذه الميزة بنشاط من قبل وحدة venv القياسية ، والتي ظهرت في Python 3.

 user@arb:/usr/home/test2# python3 -m venv ENV user@arb:/usr/home/test2# tree -L 3 . └── ENV ├── bin │ ├── activate │ ├── activate.csh │ ├── activate.fish │ ├── easy_install │ ├── easy_install-3.7 │ ├── pip │ ├── pip3 │ ├── pip3.5 │ ├── python -> python3 │ └── python3 -> /usr/bin/python3 ├── include ├── lib │ └── python3.7 ├── lib64 -> lib ├── pyvenv.cfg └── share └── python-wheels 

 user@arb:/usr/home/test2# cat ENV/pyvenv.cfg home = /usr/bin include-system-site-packages = false version = 3.7.0 user@arb:/usr/home/test2# readlink ENV/bin/python3 /usr/bin/python3 

بفضل هذا التكوين ، بدلاً من نسخ الملف الثنائي ، يقوم venv ببساطة بإنشاء ارتباط إليه. إذا تم تغيير المعلمات include-system-site-packages إلى true ، فسيتم الوصول تلقائيًا إلى جميع وحدات المكتبة القياسية من البيئة الافتراضية.

على الرغم من هذه التغييرات ، تستخدم معظم مكتبات الجهات الخارجية للعمل مع البيئات الافتراضية النهج القديم.

ملاحظة: أنا مؤلف هذا المقال ، يمكنك طرح أي أسئلة.