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用Python編代碼體驗(yàn)極佳，并隨著新版本的發(fā)布越來越好！對于我而言，Python提供的大量免費(fèi)函數(shù)庫、高可讀性的程序和新引入的類型注釋讓我沉迷其中無法自拔。然而，數(shù)據(jù)科學(xué)家特別容易使自己的Jupyter notebook變得龐大而雜亂，或者寫出一些難以理解的python文件。此外，當(dāng)一個(gè)項(xiàng)目依賴于同一函數(shù)庫的不同版本時(shí)，常常發(fā)生版本沖突。修復(fù)以上問題消耗大量時(shí)間，還經(jīng)常導(dǎo)致其他項(xiàng)目出現(xiàn)問題。必須找到避免這類問題的解決方式，為編寫代碼提供便利。
在本篇文章中我將詳細(xì)介紹常用的工具與技巧，希望能為讀者提供幫助。
Python開發(fā)環(huán)境
解釋器
從使用Python時(shí)最重要的解釋器開始。你當(dāng)然可以只下載最喜歡的Python版本，然后把所有內(nèi)容放在里面。但如果你的程序需要不同版本的Python，或依賴于同一第三方模塊的不同版本，并需要在幾個(gè)程序之間無縫切換時(shí)該怎么辦？
Pyenv可以解決上述問題。
Pyenv共包含三個(gè)工具，筆者將介紹其中兩個(gè)：pyenv(用于安裝python)和pyenv-virtualenv（用于配置全局工具）。
通過下方網(wǎng)址安裝pyenv。
curl https://pyenv.run | bash
安裝后，向.bashrc（或.zshrc）文件中添加下方代碼，使得pyenv可用于設(shè)備。
exportPATH="~/.pyenv/bin:$PATH"
eval "$(pyenv init -)"
eval "$(pyenv virtualenv-init -)"
最后，重啟設(shè)備。現(xiàn)在可以使用pyenv安裝幾乎所有的python解釋器，包括pypy、anaconda。
需要注意的是，pyenv只在電腦上搭建本地python環(huán)境。搭建python環(huán)境需要多種函數(shù)庫。在Ubuntu系統(tǒng)的電腦上，必須安裝以下函數(shù)庫以防止運(yùn)行出現(xiàn)問題。
sudo
apt-get installbuild-essential libsqlite3-dev sqlite3 bzip2 libbz2-dev
zlib1g-dev libssl-dev openssllibgdbm-dev libgdbm-compat-dev liblzma-dev libreadline-dev libncursesw5-devlibffi-dev uuid-dev
現(xiàn)在，要安裝python解釋器只需要執(zhí)行以下指令。
pyenv installVERSION_YOU_WOULD_LIKE_TO_INSTALL
可以通過pyenv列出所有可用版本。
pyenv install --list
為了使上述過程更加具體，在此安裝python3.7.5并且設(shè)置其為默認(rèn)的全局解釋器。
pyenv install 3.7.5
pyenv global 3.7.5
輸入Python-version指令，屏幕將顯示Python3.7.5。
依賴性關(guān)系管理（DependencyManagement）
Python中的依賴性管理是項(xiàng)繁重的工作。有許多工具可以幫助完成這項(xiàng)任務(wù)。
我最常使用的工具是Poetry。
Poetry可以幫助你簡單地完成如下工作。
· 管理項(xiàng)目依賴關(guān)系
· 通過虛擬環(huán)境將項(xiàng)目分開
· 輕松構(gòu)建應(yīng)用程序與函數(shù)庫
筆者推薦通過以下方式安裝poetry：
curl -sSL https://raw.githubusercontent.com/sdispater/poetry/master/get-poetry.py | python
另外一種依賴性管理的方式是使用pip和pyenv-virtualenv指令。讀者可能會(huì)問：為什么不只用pip？因?yàn)橹挥胮ip可能會(huì)在全局環(huán)境中安裝poetry及其依賴項(xiàng)，這可能是你不需要也不想要的。必要指令如下。
# Create a virtual environmentcalled tools that is based on 3.7.5
pyenv virtualenv 3.7.5 tools
# Install poetry into the tools virtual env
pyenv activate tools
pip install poetry
# Check installed poetry version
poetry --version
# Leave the virtual env
pyenv deactivate
# This does not work yet
poetry --version
# Add your tools virtual env to the globally available ones
pyenv global 3.7.5 tools
# Now this works and you can start using poetry
poetry --version
在使用poetry創(chuàng)建第一個(gè)項(xiàng)目之前，建議先對其進(jìn)行配置，這樣就可以在項(xiàng)目目錄中的.venv文件夾中創(chuàng)建虛擬環(huán)境。當(dāng)你使用VsCode或Pycharm這類集成開發(fā)環(huán)境時(shí)就會(huì)變得非常方便，因?yàn)樗鼈兛梢粤⒓醋R(shí)別并選擇正確的解釋器。
poetry configsettings.virtualenvs.in-project true
注意，你只需設(shè)置一次配置，設(shè)置結(jié)果將在全局環(huán)境保留。
終于完成了使用poetry創(chuàng)建項(xiàng)目的所有準(zhǔn)備工作，太棒了！我把這個(gè)項(xiàng)目命名為dsexample，我知道這個(gè)名字很蠢，但我不想浪費(fèi)時(shí)間去想一個(gè)更好的。為了展示如何使用poetry，我添加了一個(gè)特定版本的pandas庫，以及所有額外需求的fastapi框架。
# Initialze a new project
poetry new dsexample
cd dsexample
# Add modules and create virtual environment.
poetry add pandas=0.25 fastapi --extras all
# As an example of how you could add a git module
poetry add tf2-utils --git git@github.com:Shawe82/tf2-utils.git
如果想要查看一個(gè)使用了文中推薦工具的實(shí)際項(xiàng)目，請前往我的Github倉庫。
格式一致性與可讀性（Consistent Formatting and Readability）
現(xiàn)在，已經(jīng)創(chuàng)建好了項(xiàng)目，即將開始添加代碼。理想情況下，代碼庫的格式應(yīng)該一致，以確保可讀性和可理解性。這將是一個(gè)非常沉悶乏味的過程，尤其在還有其他人操作代碼庫時(shí)。
但用Black可以解決上述問題！
Black是一種讓程序員在編寫python代碼時(shí)能將精力集中于核心內(nèi)容的工具。它自動(dòng)為代碼添加格式，避免程序員手動(dòng)添加格式。因?yàn)锽lack的效果非常好，我們把它添加到dsexample中，讓它為所有的文件添加格式。
# We add black as a developmentdependency with --dev as we don't
# need it when it comes to production
poetry add --dev black=19.3b0
# Assume we are inside the current toplevel dsexample folder
poetry run black .
很好，現(xiàn)在所有的文件看起來非常整齊了。
類型糾正（Type-Correctness）
自Python3.5開始（如果我記錯(cuò)了請糾正），類型注釋開始成為標(biāo)準(zhǔn)庫的一部分通過類型注釋，代碼更好理解，更易維護(hù)，不易出錯(cuò)。為什么會(huì)不易出錯(cuò)呢？因?yàn)榭梢造o態(tài)地檢查變量和函數(shù)的類型是否符合預(yù)期。當(dāng)然，必須是自動(dòng)完成的。
下面介紹mypy。
Mypy是一種靜態(tài)python代碼檢查器，作用是在錯(cuò)誤發(fā)生之前找到他們。使用poetry向項(xiàng)目中添加mypy并進(jìn)行代碼檢查與添加black一樣簡單。
ypy as a developmentdependency with --dev as we don't
# need it when it comes to production
poetry add --dev mypy
# Assume we are inside the current toplevel dsexample folder
poetry run mypy .
運(yùn)行mypy也可能導(dǎo)致很多麻煩。當(dāng)然，可以將其設(shè)置為只對你關(guān)心的錯(cuò)誤發(fā)出警告。這可以通過在項(xiàng)目中添加mypy.ini文件實(shí)現(xiàn)。
將自動(dòng)化工具自動(dòng)化（Automate the Automation）
使用black和mypy，我們不再需要手工為代碼添加格式，并且可以避免不必要的錯(cuò)誤。但是我們?nèi)孕枰謩?dòng)使用這兩個(gè)工具，這兩個(gè)工具不是應(yīng)該也自動(dòng)化嗎？
是的！
Pre-commit可以完成一切。
Pre-commit工具是在代碼提交到倉庫前執(zhí)行檢查（我默認(rèn)讀者的代碼處在git的控制下）。無法通過檢查的代碼將被拒絕。這樣代碼倉庫就永遠(yuǎn)不會(huì)出現(xiàn)格式不整齊或是未經(jīng)類型檢查的代碼，以及任何其他你需要檢查錯(cuò)誤的代碼。
現(xiàn)在來安裝pre-commit。
可以使用poetry將其直接安裝在項(xiàng)目里，也可以安裝在本地機(jī)器里。筆者傾向于后者，因?yàn)閜recommit只在本地使用，而不在CI/CD服務(wù)器上。相反，black和mypy在CI/CD服務(wù)器上運(yùn)行，因此，將它們添加到項(xiàng)目的dev依賴項(xiàng)是有意義的。筆者建議使用下面方法通過現(xiàn)有的工具虛擬環(huán)境安裝它
# Install pre-commit into the tools virtual env
pyenv activate tools
pip install pre-commit
# Leave the virtual env
pyenv deactivate
# As we have already added the tool venv, it will work directly
pre-commit --version
要使用pre-commit，首先需要向頂級(jí)文件夾中添加一個(gè)名為.pre-commit-config.yarm的文件。在該文件里，你需要配置所有應(yīng)該運(yùn)行的鉤子。在mypy與Black的環(huán)境下，文件內(nèi)容如下所示。
repos:- repo: https://github.com/ambv/black rev: 19.3b0 hooks: - id: black language_version: python3.7- repo: https://github.com/pre-commit/mirrors-mypy rev: v0.740 hooks: - id: mypy
最后，你必須執(zhí)行以下命令以設(shè)置鉤子。
# I assume your are in the toplevel folder
pre-commit install
現(xiàn)在，鉤子函數(shù)（hook）將在每次提交時(shí)運(yùn)行。Black工具的鉤子函數(shù)不僅會(huì)檢查格式，還會(huì)相應(yīng)地為文件添加格式。每次添加新的鉤子函數(shù)時(shí)，建議一開始在所有文件中手動(dòng)運(yùn)行pre-commit，因?yàn)樗荒茏饔糜谏洗翁峤恢蟾倪^的文件。
pre-commit run --all-files
就這樣，對自動(dòng)化工具的自動(dòng)化完成了。
總結(jié)
有很多工具可以幫助你專注于重要的事情。此處筆者只介紹了其中的幾個(gè)。當(dāng)然，還有更多。希望你學(xué)到了新的東西后，可以更加專注于代碼本身。
