用 Rust 開(kāi)發(fā)的 Python 包管理工具，可替換 pip、pip-tools 和 virtualenv

作者：豌豆花下貓 2024-03-05 08:30:13

uv 是一個(gè)極其快速的 Python 包安裝器和解析器，用 Rust 編寫(xiě)，旨在作為 pip 和 pip-tools 工作流的替代品。它代表了我們追求“Python 的 Cargo”的里程碑：一個(gè)全面、快速、可靠且易于使用的 Python 項(xiàng)目和包管理器。

在 Astral，我們?yōu)?Python 生態(tài)系統(tǒng)構(gòu)建高性能的開(kāi)發(fā)工具。我們最出名的是 Ruff，一個(gè)極其快速的 Python linter 和格式化工具。（譯注：對(duì) Ruff 的介紹性能最快的代碼分析工具，Ruff 正在席卷 Python 圈！）

今天，我們發(fā)布了 Astral 工具鏈中的下一個(gè)工具：uv，一個(gè)用 Rust 開(kāi)發(fā)的高性能的 Python 包解析器和安裝器。

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圖注：使用熱緩存來(lái)解析（左）和安裝（右）Trio 依賴(lài)項(xiàng)，以模擬重新創(chuàng)建虛擬環(huán)境或向現(xiàn)有項(xiàng)目添加依賴(lài)項(xiàng)

uv 旨在作為 pip、pip-tools 和 virtualenv 的直接替代品，現(xiàn)在就可以用于生產(chǎn)環(huán)境中那些圍繞這些工作流構(gòu)建的項(xiàng)目。

產(chǎn)品原則

與 Ruff 一樣，uv 的實(shí)現(xiàn)也遵循我們的核心產(chǎn)品原則：

癡迷于高性能

在上述基準(zhǔn)測(cè)試中，uv 在沒(méi)有緩存的情況下比 pip 和 pip-tools 快 8-10 倍，而在有熱緩存的情況下（例如，重新創(chuàng)建虛擬環(huán)境或更新依賴(lài)項(xiàng)），則快 80-115 倍。

uv 使用全局模塊緩存來(lái)避免重新下載和構(gòu)建依賴(lài)項(xiàng)，并在支持的文件系統(tǒng)上利用 Copy-on-Write 和硬鏈接來(lái)最小化磁盤(pán)空間使用。

優(yōu)化以便于采用

盡管我們對(duì) Python 打包的未來(lái)有著宏大的愿景，但 uv 的初始版本聚焦于支持我們 uv pip 接口背后的 pip 和 pip-tools，使其可以零配置地被現(xiàn)有項(xiàng)目所采用。

相似地，uv 可以“僅僅”當(dāng)作一個(gè)解析器（uv pip compile 鎖定你的依賴(lài)項(xiàng)），“僅僅”當(dāng)作一個(gè)虛擬環(huán)境創(chuàng)建器（uv venv），“僅僅”當(dāng)作一個(gè)包安裝器（uv pip sync），等等。它既是統(tǒng)一的，又是模塊化的。

簡(jiǎn)化的工具鏈

uv 作為一個(gè)單一的靜態(tài)二進(jìn)制文件發(fā)布，能夠替代 pip、pip-tools 和 virtualenv。uv 沒(méi)有直接的 Python 依賴(lài)，因此你可以跟 Python 本身分別安裝，避免了在多個(gè) Python 版本（例如，pip vs. pip3 vs. pip3.7）之間選擇 pip 安裝程序。

安裝使用

雖然 uv 將演變成一個(gè)完整的 Python 項(xiàng)目和包管理器（“Cargo for Python”），但像pip-tools 這樣較狹窄的聚焦范圍，讓我們得以解決構(gòu)建此類(lèi)工具所涉及的低級(jí)問(wèn)題（如包安裝），同時(shí)立即提供有用的東西，最小化社區(qū)的使用障礙。

你可以通過(guò)我們的獨(dú)立安裝程序安裝 uv，或者從 PyPI 安裝。

使用 curl：

curl -LsSf https://astral.sh/uv/install.sh | sh

對(duì) Windows：

powershell -c "irm https://astral.sh/uv/install.ps1 | iex"

使用 pip 或 pipx：

pip install uv
pipx install uv

uv 能滿足你對(duì)現(xiàn)代 Python 打包工具的所有期望：可編輯安裝、Git 依賴(lài)項(xiàng)、URL 依賴(lài)項(xiàng)、本地依賴(lài)項(xiàng)、約束文件、源碼分發(fā)、自定義索引等，所有這些都設(shè)計(jì)成與你現(xiàn)有的工具無(wú)縫兼容。

uv 支持 Linux、Windows 和 macOS，并已針對(duì)公共的 PyPI 索引進(jìn)行了大規(guī)模測(cè)試。

即插即用的兼容性 API

這個(gè)初始版本主要實(shí)現(xiàn)了 uv 的pip 命令。對(duì)于使用過(guò) pip 和 pip-tools 的人來(lái)說(shuō)，這將會(huì)很熟悉：

類(lèi)似于pip install，運(yùn)行uv pip install ，可從命令行、requirements 文件或 pyproject.toml 來(lái)安裝 Python 依賴(lài)項(xiàng)
類(lèi)似于pip-compile，運(yùn)行uv pip compile 來(lái)生成鎖定的 requirements.txt
類(lèi)似于pip-sync，運(yùn)行uv pip sync 來(lái)同步帶有鎖定的 requirements.txt 的虛擬環(huán)境

通過(guò)將這些“低級(jí)”命令放在uv pip下，我們?cè)?CLI 中預(yù)留了空間，用于我們打算在未來(lái)發(fā)布的更“有主見(jiàn)”的項(xiàng)目管理 API，它看起來(lái)將更像 Rye、Cargo 或 Poetry。（想象一下 uv run 、uv build 等等）

uv 也可以通過(guò)uv venv 作為虛擬環(huán)境管理器使用。它比python -m venv 快大約 80 倍，比virtualenv 快 7 倍，且不依賴(lài)于 Python。

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圖注：創(chuàng)建一個(gè)虛擬環(huán)境，有（左）和沒(méi)有（右）pip 及 setuptools 種子包

uv 的虛擬環(huán)境符合標(biāo)準(zhǔn)，可以與其他工具互換使用——沒(méi)有鎖定機(jī)制或定制。

新功能

從頭開(kāi)始構(gòu)建我們自己的包管理工具棧，這還為新功能開(kāi)辟了空間。例如：

uv 支持替換解析策略。默認(rèn)情況下，uv 遵循標(biāo)準(zhǔn)的 Python 依賴(lài)解析策略，即優(yōu)先選擇每個(gè)包的最新兼容版本。但通過(guò)傳入--resolutinotallow=lowest，庫(kù)作者可以測(cè)試他們的包與依賴(lài)項(xiàng)的最低兼容版本。（這類(lèi)似于 Go 的最小版本選擇。）
uv 允許針對(duì)任意 Python 目標(biāo)版本進(jìn)行解析。 pip 和 pip-tools 默認(rèn)針對(duì)當(dāng)前安裝的 Python 版本進(jìn)行解析（例如，在 Python 3.12 下運(yùn)行，將生成兼容于 Python 3.12 的解析），uv 支持--python-version 參數(shù)，使你能夠在運(yùn)行較新版本的情況下，生成兼容較低版本（例如 Python 3.7）的解析。
uv 允許依賴(lài)項(xiàng)“覆蓋”。 uv 通過(guò)覆蓋（-o overrides.txt）將 pip 的“約束”概念向前推了一步，允許用戶(hù)通過(guò)覆蓋包的聲明依賴(lài)項(xiàng)來(lái)引導(dǎo)解析器。覆蓋為用戶(hù)提供了一個(gè)逃生艙口，用于解決錯(cuò)誤的上限和其他錯(cuò)誤聲明的依賴(lài)項(xiàng)。

在當(dāng)前形式下，uv 并不適合所有項(xiàng)目。pip 是一個(gè)成熟且穩(wěn)定的工具，支持非常廣泛的場(chǎng)景，并且專(zhuān)注于兼容性。雖然 uv 支持 pip 的大部分功能，但它缺乏對(duì)一些傳統(tǒng)特性的支持，比如 .egg 分發(fā)。

同樣，uv 目前還不支持生成與平臺(tái)無(wú)關(guān)的鎖定文件。這與 pip-tools 相符，但與 Poetry 和 PDM 不同，這使得 uv 更適合圍繞 pip 和 pip-tools 工作流構(gòu)建的項(xiàng)目。

對(duì)于那些深入打包生態(tài)系統(tǒng)的人來(lái)說(shuō)，uv 還用 Rust 實(shí)現(xiàn)了符合標(biāo)準(zhǔn)的更多功能，例如 PEP 440（版本標(biāo)識(shí)符）、PEP 508（依賴(lài)項(xiàng)說(shuō)明符）、PEP 517（與構(gòu)建系統(tǒng)無(wú)關(guān)的構(gòu)建前端）、PEP 405（虛擬環(huán)境）等。

"Python 的 Cargo"：uv 和 Rye

uv 代表著我們追求 "Python 的 Cargo" 的一個(gè)中間里程碑：一個(gè)統(tǒng)一的 Python 包和項(xiàng)目管理器，它極其快速、可靠且易于使用。

想象一下：一個(gè)單一的二進(jìn)制文件，它可為你安裝 Python，并為你提供使用 Python 所需的一切，不僅包括 pip、pip-tools 和 virtualenv，還有 pipx、tox、poetry、pyenv、ruff 等等。

使用 Python 工具鏈可能是一種低信心體驗(yàn)：為新項(xiàng)目或現(xiàn)有項(xiàng)目搭建環(huán)境需要大量的工作，而且命令通常以令人費(fèi)解的方式報(bào)錯(cuò)。相比之下，在 Rust 生態(tài)中做事時(shí)，你信任工具會(huì)成功。Astral 工具鏈的目標(biāo)是將 Python 從低信心體驗(yàn)轉(zhuǎn)變?yōu)楦咝判捏w驗(yàn)。

我們對(duì) Python 打包的愿景與 Rye 的愿景相去不遠(yuǎn)，Rye 是由 Armin Ronacher 開(kāi)發(fā)的一個(gè)實(shí)驗(yàn)性的項(xiàng)目與包管理工具。

在與 Armin 的交流中，我們清楚地認(rèn)識(shí)到我們的愿景非常接近，但實(shí)現(xiàn)這些愿景需要在基礎(chǔ)工具上作大量投入。例如：構(gòu)建這樣的工具需要一個(gè)非常快速的、端到端集成的、跨平臺(tái)的解析器和安裝器。在 uv 里，我們已經(jīng)構(gòu)建出了這樣的基礎(chǔ)工具。

我們認(rèn)為這是一個(gè)難得的合作機(jī)會(huì)，可以避免 Python 生態(tài)破碎。因此，我們與 Armin 合作，很高興地接管了 Rye。我們的目標(biāo)是將 uv 發(fā)展成一個(gè)生產(chǎn)就緒的 "Python 的 Cargo"，并在適當(dāng)?shù)臅r(shí)候提供一個(gè)將 Rye 平滑遷移到 uv 的路徑。

在此之前，我們將維護(hù) Rye，將其遷移成在幕后使用 uv，寬泛地說(shuō)，它將成為我們正在構(gòu)建的最終用戶(hù)體驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)性測(cè)試床。

雖然合并項(xiàng)目帶來(lái)了一些挑戰(zhàn)，但我們致力于在 Astral 的旗幟下構(gòu)建一個(gè)單一的且統(tǒng)一的工具，并在我們發(fā)展 uv 成為一個(gè)合適且全面的繼任者的同時(shí)，支持現(xiàn)有的 Rye 用戶(hù)。

最近，我在 Python 潮流周刊中分享了一個(gè)超級(jí)火爆的項(xiàng)目，這還不到一個(gè)月，它在 Github 上已經(jīng)拿下了 8K star 的亮眼成績(jī)，可見(jiàn)其受歡迎程度極高！國(guó)內(nèi)還未見(jiàn)有更多消息，我趁著周末把一篇官方博客翻譯出來(lái)了，分享給大家。