Python `tox` / `nox`：多环境测试与自动化集成

好的，各位观众老爷们，各位屏幕前的代码英雄们，欢迎来到今天的“Python多环境测试与自动化集成：tox 和 nox 讲座”。今天咱们不讲虚的，直接上干货，保证各位听完之后，腰不酸了，腿不疼了，一口气能部署十个版本的Python项目！

开场白：为啥我们需要多环境测试？

话说啊，咱们写代码，就跟养孩子似的。你精心呵护的代码，在你的电脑上跑得飞起，结果到了客户的机器上，直接给你跪了。为啥？环境不一样呗！

就好比你给孩子买了一堆玩具，结果到了姥姥家，姥姥说：“这玩具太危险了，我给你换成拨浪鼓！” 你的孩子肯定不乐意啊！

所以，为了避免这种悲剧发生，我们需要多环境测试，确保我们的代码在各种环境下都能稳如老狗。

主角登场：tox 和 nox，测试界的双子星

tox 和 nox，这两位都是Python测试界的扛把子，都是用来管理和运行多环境测试的。它们就像一对双胞胎，长得像，功能也差不多，但是性格略有不同。

• tox：老牌劲旅，配置即王道

  tox 是个老江湖了，它的核心思想是“配置即代码”。你需要写一个 tox.ini 文件，把你的测试环境和测试命令都配置好，然后 tox 就会自动帮你创建虚拟环境，安装依赖，运行测试。

• nox：后起之秀，Python代码说了算

  nox 比较年轻，它用 Python 代码来配置测试环境。你可以写一个 noxfile.py 文件，用 Python 代码来定义你的测试流程。这种方式更加灵活，也更符合 Python 程序员的习惯。

第一幕：tox 的魅力

咱们先来看看 tox 怎么玩。

1. 安装 tox

   pip install tox

   这没啥好说的，安装就完事了。

2. 编写 tox.ini 文件

   这个文件是 tox 的灵魂，所有的配置都在这里面。咱们来一个简单的例子：

   [tox]
   envlist = py37, py38, py39
   
   [testenv]
   deps =
       pytest
       requests
   commands =
       pytest

   这个 tox.ini 文件定义了三个测试环境：py37、py38 和 py39。每个环境都会安装 pytest 和 requests 这两个依赖，然后运行 pytest 命令。

   咱们来解释一下这些配置：

   • envlist：指定要运行的测试环境列表。
   • deps：指定每个环境需要安装的依赖。
   • commands：指定每个环境要运行的命令。

   你还可以添加更多配置，比如指定 Python 版本，设置环境变量等等。

   配置项	描述
   envlist	指定要运行的测试环境列表。 可以使用逗号分隔多个环境，也可以使用通配符，比如 py{37,38,39}。
   deps	指定每个环境需要安装的依赖。可以使用 ==、>=、<= 等运算符来指定版本。
   commands	指定每个环境要运行的命令。 可以使用多行命令，每行一个命令。
   setenv	设置环境变量。 可以设置全局环境变量，也可以设置特定环境的环境变量。
   passenv	允许传递宿主机的环境变量到测试环境。 例如，passenv = HOME, CI* 表示传递 HOME 环境变量和所有以 CI 开头的环境变量。
   skip_install	如果设置为 True，则跳过依赖的安装。 这在你使用 Poetry 或 Pipenv 管理依赖时很有用。
   changedir	指定测试命令运行的目录。 默认情况下，测试命令在项目根目录运行。
   description	为测试环境添加描述。 这可以帮助你更好地理解每个测试环境的目的。

3. 运行 tox

   tox

   运行这个命令，tox 就会自动创建虚拟环境，安装依赖，运行测试。

   如果只想运行某个特定的环境，可以使用 -e 参数：

   tox -e py38

4. tox.ini 的高级用法

   tox.ini 文件可以写得很复杂，它可以包含多个 section，每个 section 可以定义不同的配置。比如，你可以定义一个 [testenv:lint] section，用来运行代码检查工具。

   [tox]
   envlist = py37, py38, py39, lint
   
   [testenv]
   deps =
       pytest
       requests
   commands =
       pytest
   
   [testenv:lint]
   deps =
       flake8
   commands =
       flake8 .

   这个 tox.ini 文件定义了一个 lint 环境，用来运行 flake8 代码检查工具。

第二幕：nox 的逆袭

接下来，咱们来看看 nox 怎么玩。

1. 安装 nox

   pip install nox

   还是那句话，安装就完事了。

2. 编写 noxfile.py 文件

   这个文件是 nox 的核心，所有的测试流程都用 Python 代码来定义。咱们来一个简单的例子：

   import nox
   
   @nox.session(python=["3.7", "3.8", "3.9"])
   def tests(session):
       session.install("pytest", "requests")
       session.run("pytest")

   这个 noxfile.py 文件定义了一个 tests session，它会在 Python 3.7、3.8 和 3.9 环境下运行。每个环境都会安装 pytest 和 requests 这两个依赖，然后运行 pytest 命令。

   咱们来解释一下这些代码：

   • @nox.session：这是一个装饰器，用来定义一个 session。
   • python=["3.7", "3.8", "3.9"]：指定 session 要运行的 Python 版本列表。
   • session.install("pytest", "requests")：安装依赖。
   • session.run("pytest")：运行命令。

   nox 的灵活性在于，你可以用 Python 代码来做任何事情，比如：

   • 根据不同的 Python 版本安装不同的依赖。
   • 根据不同的操作系统运行不同的命令。
   • 自定义测试流程。

3. 运行 nox

   nox

   运行这个命令，nox 就会自动创建虚拟环境，安装依赖，运行测试。

   如果只想运行某个特定的 session，可以使用 -s 参数：

   nox -s tests

4. noxfile.py 的高级用法

   noxfile.py 文件可以写得很复杂，它可以包含多个 session，每个 session 可以定义不同的测试流程。比如，你可以定义一个 lint session，用来运行代码检查工具。

   import nox
   
   @nox.session(python=["3.7", "3.8", "3.9"])
   def tests(session):
       session.install("pytest", "requests")
       session.run("pytest")
   
   @nox.session
   def lint(session):
       session.install("flake8")
       session.run("flake8", ".")

   这个 noxfile.py 文件定义了一个 lint session，用来运行 flake8 代码检查工具。

第三幕：tox 和 nox 的爱恨情仇

tox 和 nox 都是好工具，但是它们也有各自的优缺点。

特性	tox	nox
配置方式	tox.ini 文件，配置即代码	noxfile.py 文件，Python 代码
灵活性	相对较低	较高，可以用 Python 代码做任何事情
学习曲线	简单，容易上手	稍高，需要熟悉 Python 代码
适用场景	简单的多环境测试，配置变化不大	复杂的测试流程，需要根据不同的环境做不同的处理
可扩展性	可以通过插件扩展，但相对有限	可以用 Python 代码扩展，非常灵活
与 CI 集成	广泛支持，很多 CI 工具都原生支持 tox	需要自己编写脚本来调用 nox，但也很容易
依赖管理	依赖于 pip，可以指定依赖版本	依赖于 pip，也可以结合 Poetry 或 Pipenv 使用，更加灵活
社区支持	活跃，文档完善	活跃，文档完善

总的来说，如果你只需要简单的多环境测试，tox 是一个不错的选择。如果你需要更灵活的测试流程，或者你需要根据不同的环境做不同的处理，nox 可能会更适合你。

第四幕：实战演练

光说不练假把式，咱们来一个实战演练。

假设咱们有一个简单的 Python 项目，它的目录结构如下：

myproject/
├── mymodule/
│   ├── __init__.py
│   └── myfunction.py
├── tests/
│   ├── __init__.py
│   └── test_myfunction.py
├── pyproject.toml  # 使用 Poetry 管理依赖
└── README.md

mymodule/myfunction.py 包含一个简单的函数：

def add(a, b):
    return a + b

tests/test_myfunction.py 包含一个简单的测试：

from mymodule.myfunction import add

def test_add():
    assert add(1, 2) == 3

咱们使用 Poetry 来管理依赖，pyproject.toml 文件的内容如下：

[tool.poetry]
name = "myproject"
version = "0.1.0"
description = ""
authors = ["Your Name <[email protected]>"]
readme = "README.md"

[tool.poetry.dependencies]
python = "^3.7"

[tool.poetry.dev-dependencies]
pytest = "^6.0"

[build-system]
requires = ["poetry-core"]
build-backend = "poetry.core.masonry.api"

接下来，咱们分别用 tox 和 nox 来配置多环境测试。

1. 使用 tox

   创建一个 tox.ini 文件：

   [tox]
   envlist = py37, py38, py39
   
   [testenv]
   deps =
       pytest
       # 如果你使用 Poetry，可以注释掉上面的 deps，使用下面这行
       # {[testenv]deps}
   commands =
       pytest

   如果你使用 Poetry 管理依赖，需要注释掉 deps 配置，并添加 {[testenv]deps}。这样 tox 就会使用 Poetry 安装依赖。

   运行 tox 命令，就可以看到测试结果了。

2. 使用 nox

   创建一个 noxfile.py 文件：

   import nox
   
   @nox.session(python=["3.7", "3.8", "3.9"])
   def tests(session):
       # 如果你使用 Poetry，可以使用下面这行来安装依赖
       session.run("poetry", "install", external=True)
       session.install("pytest")  # 如果不使用 poetry，就用这个
       session.run("pytest")

   如果你使用 Poetry 管理依赖，可以使用 session.run("poetry", "install", external=True) 来安装依赖。external=True 表示运行外部命令。

   运行 nox 命令，就可以看到测试结果了。

第五幕：与 CI 集成

多环境测试的最终目的是为了自动化集成。咱们可以将 tox 或 nox 集成到 CI 工具中，比如 GitHub Actions、GitLab CI 等。

以 GitHub Actions 为例，创建一个 .github/workflows/test.yml 文件：

name: Tests

on:
  push:
    branches: [ main ]
  pull_request:
    branches: [ main ]

jobs:
  build:
    runs-on: ubuntu-latest
    strategy:
      matrix:
        python-version: [3.7, 3.8, 3.9]

    steps:
    - uses: actions/checkout@v2
    - name: Set up Python ${{ matrix.python-version }}
      uses: actions/setup-python@v2
      with:
        python-version: ${{ matrix.python-version }}
    - name: Install dependencies
      run: |
        python -m pip install --upgrade pip
        pip install poetry
        poetry install
    - name: Test with pytest
      run: |
        pytest

这个 GitHub Actions workflow 会在 Python 3.7、3.8 和 3.9 环境下运行测试。

如果你使用 tox，可以将测试命令改为 tox：

    - name: Test with tox
      run: |
        tox

如果你使用 nox，可以将测试命令改为 nox：

    - name: Test with nox
      run: |
        nox

剧终：总结与展望

今天咱们聊了 tox 和 nox 这两个多环境测试工具，它们可以帮助我们确保代码在各种环境下都能正常运行。

总的来说，tox 简单易用，适合简单的多环境测试。nox 灵活强大，适合复杂的测试流程。你可以根据自己的需求选择合适的工具。

希望今天的讲座对大家有所帮助。记住，代码质量是项目的生命线，多环境测试是保证代码质量的重要手段。

各位观众老爷们，咱们下期再见！