Python高效編程：基于Rust語言

第1篇  了解Rust
第1章  從Python的角度認(rèn)識(shí)Rust 3
　　1.1  技術(shù)要求 3
　　1.2  了解Python和Rust之間的區(qū)別 4
　　1.2.1  結(jié)合使用Python與Rust的原因 4
　　1.2.2  在Rust中傳遞字符串 7
　　1.2.3  在Rust中調(diào)整浮點(diǎn)數(shù)和整數(shù)的大小 9
　　1.2.4  在Rust的向量和數(shù)組中管理數(shù)據(jù) 11
　　1.2.5  用哈希映射取代字典 13
　　1.2.6  Rust中的錯(cuò)誤處理 16
　　1.3  了解變量所有權(quán) 19
　　1.3.1  復(fù)制 20
　　1.3.2  移動(dòng) 20
　　1.3.3  不可變借用 21
　　1.3.4  可變借用 23
　　1.4  跟蹤作用域和生命周期 23
　　1.5  構(gòu)建結(jié)構(gòu)體而不是對(duì)象 27
　　1.6  使用宏而不是裝飾器進(jìn)行元編程 31
　　1.7  小結(jié) 34
　　1.8  問題 34
　　1.9  答案 35
　　1.10  延伸閱讀 35
第2章  使用Rust構(gòu)建代碼 37
　　2.1  技術(shù)要求 37
　　2.2  用crate和Cargo代替pip管理代碼 38
　　2.3  在多個(gè)文件和模塊上構(gòu)建代碼 45
　　2.4  構(gòu)建模塊接口 49
　　2.4.1  開發(fā)一個(gè)簡(jiǎn)單的股票交易程序 51
　　2.4.2  寫代碼時(shí)編寫文檔的好處 57
　　2.5  與環(huán)境交互 58
　　2.6  小結(jié) 60
　　2.7  問題 61
　　2.8  答案 61
　　2.9  延伸閱讀 62
第3章  理解并發(fā)性 63
　　3.1  技術(shù)要求 63
　　3.2  并發(fā)性介紹 63
　　3.2.1  線程 64
　　3.2.2  進(jìn)程 65
　　3.3  使用線程的基本異步編程 67
　　3.3.1  在Python中使用線程 68
　　3.3.2  在Rust中使用線程 69
　　3.4  運(yùn)行多個(gè)進(jìn)程 74
　　3.4.1  在Python中使用多進(jìn)程池 74
　　3.4.2  在Rust中使用多線程池 78
　　3.4.3  在Rust中使用多進(jìn)程池 81
　　3.5  安全地自定義線程和進(jìn)程 85
　　3.5.1  阿姆達(dá)爾定律 85
　　3.5.2  死鎖 86
　　3.5.3  競(jìng)爭(zhēng)條件 88
　　3.6  小結(jié) 88
　　3.7  問題 89
　　3.8  答案 89
　　3.9  延伸閱讀 90
第2篇  融合Rust和Python
第4章  在Python中構(gòu)建pip模塊 95
　　4.1  技術(shù)要求 95
　　4.2  為Python pip模塊配置設(shè)置工具 96
　　4.2.1  創(chuàng)建GitHub存儲(chǔ)庫 96
　　4.2.2  定義基本參數(shù) 99
　　4.2.3  定義自述文件 100
　　4.2.4  定義基本模塊 101
　　4.3  在pip模塊中打包Python代碼 102
　　4.3.1  構(gòu)建斐波那契計(jì)算代碼 103
　　4.3.2  創(chuàng)建命令行接口 105
　　4.3.3  構(gòu)建單元測(cè)試 107
　　4.4  配置持續(xù)集成 113
　　4.4.1  手動(dòng)部署到PyPI 113
　　4.4.2  管理依賴項(xiàng) 115
　　4.4.3  為Python設(shè)置類型檢查 116
　　4.4.4  使用GitHub Actions設(shè)置和運(yùn)行測(cè)試及類型檢查 117
　　4.4.5  為pip包創(chuàng)建自動(dòng)版本控制 121
　　4.4.6  使用GitHub Actions部署到PyPI 124
　　4.5  小結(jié) 126
　　4.6  問題 127
　　4.7  答案 128
　　4.8  延伸閱讀 128
第5章  為pip模塊創(chuàng)建Rust接口 129
　　5.1  技術(shù)要求 129
　　5.2  使用pip打包Rust代碼 130
　　5.2.1  定義gitignore和Cargo 130
　　5.2.2  配置Python設(shè)置過程 132
　　5.2.3  安裝Rust庫 134
　　5.3  使用PyO3 crate構(gòu)建Rust接口 135
　　5.3.1  構(gòu)建計(jì)算斐波那契數(shù)列的Rust代碼 136
　　5.3.2  創(chuàng)建命令行工具 138
　　5.3.3  創(chuàng)建適配器 140
　　5.3.4  使用單例設(shè)計(jì)模式構(gòu)建適配器接口 142
　　5.3.5  在Python控制臺(tái)中測(cè)試適配器接口 146
　　5.4  為Rust包構(gòu)建測(cè)試 148
　　5.5  比較Python、Rust和Numba的速度 151
　　5.6  小結(jié) 153
　　5.7  問題 154
　　5.8  答案 154
　　5.9  延伸閱讀 155
第6章  在Rust中使用Python對(duì)象 157
　　6.1  技術(shù)要求 157
　　6.2  將復(fù)雜的Python對(duì)象傳遞到Rust中 157
　　6.2.1  更新setup.py文件以支持.yml加載 158
　　6.2.2  定義.yml加載命令 159
　　6.2.3  處理來自Python字典的數(shù)據(jù) 160
　　6.2.4  從配置文件中提取數(shù)據(jù) 164
　　6.2.5  將Python字典返回到Python系統(tǒng) 165
　　6.3  檢查和使用自定義Python對(duì)象 167
　　6.3.1  為Rust接口創(chuàng)建一個(gè)對(duì)象 167
　　6.3.2  在Rust中獲取Python GIL 168
　　6.3.3  向新創(chuàng)建的PyDict結(jié)構(gòu)體添加數(shù)據(jù) 170
　　6.3.4  設(shè)置自定義對(duì)象的特性 172
　　6.4  在Rust中構(gòu)建自定義Python對(duì)象 173
　　6.4.1  定義具有所需特性的Python類 174
　　6.4.2  定義類靜態(tài)方法處理輸入 174
　　6.4.3  定義類構(gòu)造函數(shù) 175
　　6.4.4  包裝并測(cè)試模塊 176
　　6.5  小結(jié) 179
　　6.6  問題 180
　　6.7  答案 180
　　6.8  延伸閱讀 181
第7章  在Rust中使用Python模塊 183
　　7.1  技術(shù)要求 183
　　7.2  認(rèn)識(shí)NumPy 183
　　7.2.1  在NumPy中執(zhí)行向量相加操作 184
　　7.2.2  在純Python中執(zhí)行向量相加操作 185
　　7.2.3  在Rust中使用NumPy執(zhí)行向量相加操作 186
　　7.3  在NumPy中構(gòu)建模型 190
　　7.3.1  定義模型 190
　　7.3.2  構(gòu)建一個(gè)執(zhí)行模型的Python對(duì)象 192
　　7.4  在Rust中使用NumPy和其他Python模塊 195
　　7.5  在Rust中重建NumPy模型 198
　　7.5.1  構(gòu)建get_weight_matrix和invert_get_weight_matrix函數(shù) 200
　　7.5.2  構(gòu)建get_parameters、get_times和get_input_vector函數(shù) 201
　　7.5.3  構(gòu)建calculate_parameters和calculate_times函數(shù) 202
　　7.5.4  將計(jì)算函數(shù)添加到Python綁定 203
　　7.5.5  將NumPy依賴項(xiàng)添加到setup.py文件 204
　　7.5.6  構(gòu)建Python接口 204
　　7.6  小結(jié) 205
　　7.7  問題 206
　　7.8  答案 206
　　7.9  延伸閱讀 207
第8章  在Rust中構(gòu)建端到端Python模塊 209
　　8.1  技術(shù)要求 209
　　8.2  分解一個(gè)災(zāi)難建模問題 209
　　8.3  將端到端解決方案構(gòu)建為一個(gè)包 214
　　8.3.1  構(gòu)建災(zāi)難足跡合并流程 215
　　8.3.2  構(gòu)建災(zāi)難脆弱性合并流程 217
　　8.3.3  在Rust中構(gòu)建Python接口 221
　　8.3.4  在Python中構(gòu)建接口 223
　　8.3.5  構(gòu)建包安裝說明 223
　　8.4  使用和測(cè)試包 225
　　8.4.1  使用Pandas構(gòu)建Python構(gòu)造模型 226
　　8.4.2  構(gòu)建隨機(jī)事件ID生成器函數(shù) 227
　　8.4.3  為Python和Rust實(shí)現(xiàn)計(jì)時(shí) 228
　　8.5  小結(jié) 230
　　8.6  延伸閱讀 230
第3篇  將Rust注入Web應(yīng)用程序
第9章  構(gòu)建Python Flask應(yīng)用程序 233
　　9.1  技術(shù)要求 233
　　9.2  構(gòu)建一個(gè)基本的Flask應(yīng)用程序 234
　　9.2.1  為應(yīng)用程序構(gòu)建一個(gè)入口點(diǎn) 235
　　9.2.2  構(gòu)建斐波那契數(shù)計(jì)算模塊 235
　　9.2.3  為應(yīng)用程序構(gòu)建Docker鏡像 237
　　9.2.4  構(gòu)建NGINX服務(wù) 239
　　9.2.5  連接并運(yùn)行NGINX服務(wù) 241
　　9.3  定義數(shù)據(jù)訪問層 243
　　9.3.1  在docker-compose中定義PostgreSQL數(shù)據(jù)庫 244
　　9.3.2  構(gòu)建配置加載系統(tǒng) 245
　　9.3.3  構(gòu)建數(shù)據(jù)訪問層 247
　　9.3.4  搭建應(yīng)用程序數(shù)據(jù)庫遷移系統(tǒng) 249
　　9.3.5  建立數(shù)據(jù)庫模型 252
　　9.3.6  將數(shù)據(jù)庫訪問層應(yīng)用于fib計(jì)算視圖 253
　　9.4  構(gòu)建消息總線 255
　　9.4.1  為Flask構(gòu)建一個(gè)Celery代理 256
　　9.4.2  為Celery構(gòu)建一個(gè)斐波那契計(jì)算任務(wù) 258
　　9.4.3  用Celery更新計(jì)算視圖 258
　　9.4.4  在Docker中定義Celery服務(wù) 259
　　9.5  小結(jié) 262
　　9.6  問題 263
　　9.7  答案 263
　　9.8  延伸閱讀 264
第10章  將Rust注入Python Flask應(yīng)用程序 265
　　10.1  技術(shù)要求 265
　　10.2  將Rust融合到Flask和Celery中 266
　　10.2.1  定義對(duì)Rust斐波那契數(shù)計(jì)算包的依賴 266
　　10.2.2  用Rust構(gòu)建計(jì)算模型 266
　　10.2.3  使用Rust創(chuàng)建計(jì)算視圖 269
　　10.2.4  將Rust插入Celery任務(wù)中 270
　　10.3  使用Rust部署Flask和Celery 271
　　10.4  使用私有GitHub存儲(chǔ)庫進(jìn)行部署 273
　　10.4.1  構(gòu)建一個(gè)協(xié)調(diào)整個(gè)過程的Bash腳本 275
　　10.4.2  在Dockerfile中重新配置Rust斐波那契數(shù)列計(jì)算包的安裝 275
　　10.5  將Rust與數(shù)據(jù)訪問相結(jié)合 277
　　10.5.1  設(shè)置數(shù)據(jù)庫克隆包 277
　　10.5.2  設(shè)置diesel環(huán)境 279
　　10.5.3  自動(dòng)生成和配置數(shù)據(jù)庫模型和模式 280
　　10.5.4  在Rust中定義數(shù)據(jù)庫連接 282
　　10.5.5  創(chuàng)建一個(gè)獲取并返回所有斐波那契記錄的Rust函數(shù) 282
　　10.6  在Flask中部署Rust nightly包 285
　　10.7  小結(jié) 286
　　10.8  問題 286
　　10.9  答案 287
　　10.10  延伸閱讀 287
第11章  集成Rust的實(shí)踐 289
　　11.1  技術(shù)要求 289
　　11.2  通過將數(shù)據(jù)傳入和傳出Rust來保持Rust實(shí)現(xiàn)的簡(jiǎn)單性 290
　　11.2.1  構(gòu)建一個(gè)Python腳本來制定用于計(jì)算的數(shù)字的格式 290
　　11.2.2  構(gòu)建一個(gè)接受數(shù)字進(jìn)行計(jì)算并返回結(jié)果的Rust文件 291
　　11.2.3  構(gòu)建一個(gè)接受計(jì)算出的數(shù)字并將其打印出來的Python腳本 292
　　11.3  通過對(duì)象給接口一種原生的感覺 294
　　11.4  使用trait而不是對(duì)象 298
　　11.4.1  定義trait 300
　　11.4.2  通過trait定義結(jié)構(gòu)體的行為 301
　　11.4.3  通過函數(shù)傳遞trait 303
　　11.4.4  存儲(chǔ)具有共同trait的結(jié)構(gòu)體 305
　　11.4.5  在main.rs文件中運(yùn)行程序 305
　　11.5  通過Rayon保持?jǐn)?shù)據(jù)并行的簡(jiǎn)單性 308
　　11.6  小結(jié) 310
　　11.7  延伸閱讀 310
·XIV·
Python高效編程—基于Rust語言
　　
·XV·
目    錄