Monklof思考和写字的地方

创建高质量Python工程(1)-如何设计结构清晰的目录结构

2016-01-08

为什么要设计好目录结构

"设计项目目录结构",就和"代码编码风格"一样,属于个人风格问题。对于这种风格上的规范,一直都存在两种态度:

  1. 一类同学认为,这种个人风格问题"无关紧要"。理由是能让程序work就好,风格问题根本不是问题。
  2. 另一类同学认为,规范化能更好的控制程序结构,让程序具有更高的可读性。

我是比较偏向于后者的,因为我是前一类同学思想行为下的直接受害者。我曾经维护过一个非常不好读的项目,其实现的逻辑并不复杂,但是却耗费了我非常长的时间去理解它想表达的意思。从此我个人对于提高项目可读性、可维护性的要求就很高了。"项目目录结构"其实也是属于"可读性和可维护性"的范畴,我们设计一个层次清晰的目录结构,就是为了达到以下两点:

  1. 可读性高: 不熟悉这个项目的代码的人,一眼就能看懂目录结构,知道程序启动脚本是哪个,测试目录在哪儿,配置文件在哪儿等等。从而非常快速的了解这个项目。
  2. 可维护性高: 定义好组织规则后,维护者就能很明确地知道,新增的哪个文件和代码应该放在什么目录之下。这个好处是,随着时间的推移,代码/配置的规模增加,项目结构不会混乱,仍然能够组织良好。

所以,我认为,保持一个层次清晰的目录结构是有必要的。更何况组织一个良好的工程目录,其实是一件很简单的事儿。

目录组织方式

关于如何组织一个较好的Python工程目录结构,已经有一些得到了共识的目录结构。在Stackoverflow的这个问题上,能看到大家对Python目录结构的讨论。

这里面说的已经很好了,我也不打算重新造轮子列举各种不同的方式,这里面我说一下我的理解和体会。

假设你的项目名为foo, 我比较建议的最方便快捷目录结构这样就足够了:

Foo/
|-- bin/
|   |-- foo
|
|-- foo/
|   |-- tests/
|   |   |-- __init__.py
|   |   |-- test_main.py
|   |
|   |-- __init__.py
|   |-- main.py
|
|-- docs/
|   |-- conf.py
|   |-- abc.rst
|
|-- setup.py
|-- requirements.txt
|-- README

简要解释一下:

  1. bin/: 存放项目的一些可执行文件,当然你可以起名script/之类的也行。
  2. foo/: 存放项目的所有源代码。(1) 源代码中的所有模块、包都应该放在此目录。不要置于顶层目录。(2) 其子目录tests/存放单元测试代码; (3) 程序的入口最好命名为main.py
  3. docs/: 存放一些文档。
  4. setup.py: 安装、部署、打包的脚本。
  5. requirements.txt: 存放软件依赖的外部Python包列表。
  6. README: 项目说明文件。

除此之外,有一些方案给出了更加多的内容。比如LICENSE.txt,ChangeLog.txt文件等,我没有列在这里,因为这些东西主要是项目开源的时候需要用到。如果你想写一个开源软件,目录该如何组织,可以参考这篇文章

下面,再简单讲一下我对这些目录的理解和个人要求吧。

关于README的内容

这个我觉得是每个项目都应该有的一个文件,目的是能简要描述该项目的信息,让读者快速了解这个项目。

它需要说明以下几个事项:

  1. 软件定位,软件的基本功能。
  2. 运行代码的方法: 安装环境、启动命令等。
  3. 简要的使用说明。
  4. 代码目录结构说明,更详细点可以说明软件的基本原理。
  5. 常见问题说明。

我觉得有以上几点是比较好的一个README。在软件开发初期,由于开发过程中以上内容可能不明确或者发生变化,并不是一定要在一开始就将所有信息都补全。但是在项目完结的时候,是需要撰写这样的一个文档的。

可以参考Redis源码中Readme的写法,这里面简洁但是清晰的描述了Redis功能和源码结构。

关于requirements.txt和setup.py

setup.py

一般来说,用setup.py来管理代码的打包、安装、部署问题。业界标准的写法是用Python流行的打包工具setuptools来管理这些事情。这种方式普遍应用于开源项目中。不过这里的核心思想不是用标准化的工具来解决这些问题,而是说,一个项目一定要有一个安装部署工具,能快速便捷的在一台新机器上将环境装好、代码部署好和将程序运行起来。

这个我是踩过坑的。

我刚开始接触Python写项目的时候,安装环境、部署代码、运行程序这个过程全是手动完成,遇到过以下问题:

  1. 安装环境时经常忘了最近又添加了一个新的Python包,结果一到线上运行,程序就出错了。
  2. Python包的版本依赖问题,有时候我们程序中使用的是一个版本的Python包,但是官方的已经是最新的包了,通过手动安装就可能装错了。
  3. 如果依赖的包很多的话,一个一个安装这些依赖是很费时的事情。
  4. 新同学开始写项目的时候,将程序跑起来非常麻烦,因为可能经常忘了要怎么安装各种依赖。

setup.py可以将这些事情自动化起来,提高效率、减少出错的概率。"复杂的东西自动化,能自动化的东西一定要自动化。"是一个非常好的习惯。

setuptools的文档比较庞大,刚接触的话,可能不太好找到切入点。学习技术的方式就是看他人是怎么用的,可以参考一下Python的一个Web框架,flask是如何写的: setup.py

当然,简单点自己写个安装脚本(deploy.sh)替代setup.py也未尝不可。

requirements.txt

这个文件存在的目的是:

  1. 方便开发者维护软件的包依赖。将开发过程中新增的包添加进这个列表中,避免在setup.py安装依赖时漏掉软件包。
  2. 方便读者明确项目使用了哪些Python包。

这个文件的格式是每一行包含一个包依赖的说明,通常是flask>=0.10这种格式,要求是这个格式能被pip识别,这样就可以简单的通过 pip install -r requirements.txt来把所有Python包依赖都装好了。具体格式说明: 点这里

关于配置文件的使用方法

注意,在上面的目录结构中,没有将conf.py放在源码目录下,而是放在docs/目录下。

很多项目对配置文件的使用做法是:

  1. 配置文件写在一个或多个python文件中,比如此处的conf.py。
  2. 项目中哪个模块用到这个配置文件就直接通过import conf这种形式来在代码中使用配置。

这种做法我不太赞同:

  1. 这让单元测试变得困难(因为模块内部依赖了外部配置)
  2. 另一方面配置文件作为用户控制程序的接口,应当可以由用户自由指定该文件的路径。
  3. 程序组件可复用性太差,因为这种贯穿所有模块的代码硬编码方式,使得大部分模块都依赖conf.py这个文件。

所以,我认为配置的使用,更好的方式是,

  1. 模块的配置都是可以灵活配置的,不受外部配置文件的影响。
  2. 程序的配置也是可以灵活控制的。

能够佐证这个思想的是,用过nginx和mysql的同学都知道,nginx、mysql这些程序都可以自由的指定用户配置。

所以,不应当在代码中直接import conf来使用配置文件。上面目录结构中的conf.py,是给出的一个配置样例,不是在写死在程序中直接引用的配置文件。可以通过给main.py启动参数指定配置路径的方式来让程序读取配置内容。当然,这里的conf.py你可以换个类似的名字,比如settings.py。或者你也可以使用其他格式的内容来编写配置文件,比如settings.yaml之类的。

对于文档的态度

目录结构中有设docs/这个目录,用于存放代码文档。实际过程中,据我观察,80%以上的程序员都没有单独写文档的习惯。一般文档写得比较好的,都是一些开源项目。

在普通的项目中,确实没必要写非常详细的文档,我更赞同的是现在的一种流行的风格: "在代码中写文档"。即在写代码的时候,在代码文件里把软件/模块的简要用法写明。简单有用。

小结

Foo/
|-- bin/
|   |-- foo
|
|-- foo/
|   |-- tests/
|   |   |-- __init__.py
|   |   |-- test_main.py
|   |
|   |-- __init__.py
|   |-- main.py
|
|-- docs/
|   |-- conf.py
|   |-- abc.rst
|
|-- setup.py
|-- requirements.txt
|-- README

另外,多翻翻经典项目的源码是有好处的,比如在python web开发中比较有名的框架: flask, tornado, django 都是类似的结构。

(PS. 如果有疑问、不同意看法欢迎在评论区讨论;觉得我写得还行,也可以手动点个赞支持一下~)

同系列更多其他的文章: 《创建高质量的Python项目》

参与讨论

#1   popeye 2016-01-09 22:06 评论

手动点赞!我看章爷写的web服务,还有一个和bin目录平级的service目录,存放前端相关的内容

#2   popeye 2016-01-09 22:07 评论

没想到居然评论成功了^ω^

#3   monklof 2016-01-10 00:46 评论

@[popeye] 感谢点赞!!

第二楼,你是想说这么烂的评论框居然还能成功评论么,我是要找机会看看怎么让他好看一点。。

by the way, 关于章爷那个service目录: 所以说不同的人有不同的习惯嘛... 👽

#4   void 2016-02-01 06:36 评论

手动点赞,虽然不懂~

#5   xin 2016-05-11 04:04 评论

还不错

#6   sad 2016-12-03 02:33 评论

哈哈

#7   KDGG 2017-03-27 07:23 评论

第一次看你的博客,写得很不错,学习了!多谢!

#8   邓明聪 2017-04-19 23:19 评论

手动点赞。内容好,排版好,各种好。

#9   Wch 2017-06-10 00:01 评论

问句题外话,这儿博客是用什么怎么搭建的啊?

#10   Wch 2017-06-10 00:02 评论

问句题外话,这儿博客是用什么怎么搭建的啊?

#11   monklof 2017-06-13 23:16 评论

@[Wch] 大三为了练手,我自己写的一个博客 https://github.com/monklof/sim_blog

评论一下

Captcha