كيفية تنصيب Python 3 وتهيئة بيئتها البرمجية المحلية على نظام التشغيل Ubuntu 16.04

تعدّ لغة البرمجة Python من لغات البرمجة متعددة الأغراض، حيث يمكن استعمالها في كثير من المشاريع المختلفة. ظهرت لغة البرمجة Python أول مرة سنة 1991 باسم مستوحى من الفرقة الكوميدية البريطانية Monty Python، حيث أراد مطورو هذه اللغة أن تكون لغتهم البرمجية مسلّية للمبرمجين الذين سوف يعملون عليها. إن لغة البرمجة Python سهلة التنصيب، وتعتمد الأسلوب الصريح والواضح في كتابة الكود البرمجي، كما تؤمن وسيلة التعقب المباشر للأخطاء البرمجية، لذا فهي الخيار الأنسب للمبرمجين المبتدئين والمحترفين على حد سواء. إن أحدث إصدار حاليًا من لغة البرمجة Python هو Python 3، حيث راعى مطوروها أن يكون هذا الإصدار مستقبل لغة البرمجة Python.
سيتم في هذه المقالة شرح طريقة تنصيب Python 3 على الحواسب الشخصية العاملة بنظام التشغيل Ubuntu 16.04، وتهيئة البيئة البرمجية لهذه اللغة عن طريق سطر الأوامر. ويمكن استخدام هذه الطريقة لتنصيب وتهيئة البيئة البرمجية Python 3 على أي نظام تشغيل لينكس.

المتطلبات

قبل البدء يجب أن يتوفر حاسب شخصي منصّب عليه نظام التشغيل Ubuntu 16.04 مع امتلاك صلاحية مدير النظام، وأن يكون هذا الحاسب موصولًا بشبكة الإنترنت.

الخطوة الأولى- تنصيب Python 3

ستتم عملية التنصيب عن طريق سطر الأوامر، وهو عبارة عن موجه أوامر نظام التشغيل لينكس والذي يتم عن طريقه التفاعل مع نظام التشغيل وتنفيذ المهام المختلفة، من خلال إدخال الأوامر على شكل نص مكتوب ضمن نافذة موجه الأوامر، ثم ضغط مفتاح الإدخال ENTER فتظهر نتيجة تنفيذ الأمر المُدخل على شكل نص ضمن نافذة موجه الأوامر. ويعد موجه أوامر لينكس الأداة الأساسية لمطوري البرمجيات لأنها تمنحهم قدرة التحكم الكاملة بنظام التشغيل لينكس.
يتم فتح نافذة موجه أوامر لينكس في نظام التشغيل Ubuntu 16.04 بإدخال الكلمة terminal في شريط البحث الموجود في الزاوية اليسارية العلوية من الشاشة، فتظهر أيقونة موجه أوامر لينكس، وعند الضغط عليها تفتح نافذة موجه أوامر لينكس. كما يمكن فتحها بشكل آلي عن طريق الضغط على CTRL + ALT + T من لوحة المفاتيح، فتظهر نافذة موجه أوامر لينكس كما هو موضح بالشكل التالي:

يحوي نظام التشغيل Ubuntu 16.04 على الإصدارين Python 2 و Python 3 من لغة البرمجة Python بشكل افتراضي، لكن من أجل التأكد من أن هذين الإصدارين من لغة البرمجة Python محدثين بآخر تحديث، يجب القيام بتحديث نظام التشغيل عن طريق تنفيذ الأوامر التالية في موجه أوامر لينكس:

$ sudo apt-get update
$ sudo apt-get -y upgrade

تم استخدم العلم -y من أجل تأكيد موافقتنا على تنصيب جميع البرامج والحزم البرمجية المحدَّثة (كي لا نقوم بتأكيد الموافقة يدويًا أثناء عملية التحديث).
بعد الانتهاء من عملية تحديث النظام (وبالتالي تحديث إصدارات Python)، يمكن التأكد من إصدار Python 3 المنصب على الحاسب بتنفيذ الأمر التالي في موجه أوامر لينكس:

$ python3 –V

فنحصل على الخرج التالي في نافذة موجه الأوامر:

Python 3.5.2

طبعًا قد يختلف الخرج في حال وجود إصدار أحدث في الوقت الذي تم فيه إجراء عملية تحديث النظام.
سنقوم الآن بتنصيب الأداة pip الخاصة بإدارة حزم Python البرمجية، وذلك بتنفيذ الأمر التالي:

$ sudo apt-get install -y python3-pip

تُستخدم الأداة pip من أجل تنصيب وإدارة حزم Python البرمجية المراد استخدامها في عملية تطوير المشاريع البرمجية، حيث يتم تنصيب حزم Python البرمجية بتنفيذ الأمر التالي:

$ pip3 install package_name

حيث package_name هو اسم حزمة Python البرمجية المراد تنصيبها، والتي يمكن أن تكون مثلاً الحزمة Django المستخدمة في تطوير تطبيقات الويب، أو الحزمة NumPy المستخدمة في التطبيقات العلمية. أي أنه يتم تنصيب الحزمة NumPy بتنفيذ الأمر التالي في موجه أوامر لينكس:

$ pip3 install numpy

بقي علينا تنصيب بعض الحزم البرمجية وأدوات التطوير الضرورية لتعزيز بيئتنا البرمجية، وذلك بتنفيذ الأمر التالي في موجه أوامر لينكس:

$ sudo apt-get install build-essential libssl-dev libffi-dev python-dev

والآن وبعد أن تم تنصيب Python 3 و pip وغيرها من الأدوات البرمجية، أصبح بالإمكان تهيئة البيئة البرمجية الافتراضية الخاصة بتطوير المشاريع البرمجية بلغة البرمجة Python.

الخطوة الثانية- تهيئة البيئة البرمجية الافتراضية

تؤمن البيئة البرمجية الافتراضية مساحة معزولة على الحاسب لمشاريع لغة Python، وبالتالي تؤمن لكل مشروع متطلباته البرمجية من برامج وحزم برمجية دون أن تؤثر هذه المتطلبات البرمجيات على المشاريع الأخرى، حيث يمكن أن يكون لمشروعين نفس المتطلبات البرمجية ولكن بإصدارات مختلفة. كما تؤمن البيئة البرمجية الافتراضية تحكمًا كاملًا بالمشاريع وبإصدارات متطلباتها البرمجية من حزم وغيرها.
يمكن تهيئة العديد من البيئات البرمجية الافتراضية وذلك حسب الحاجة لها. وكل بيئة افتراضية هي عبارة عن مجلد على الحاسب يحوي في داخله على مجموعة ملفات وبرمجيات وظيفتها جعل هذا المجلد بيئة مستقلة برمجيًا. حيث تستخدم الأداة البرمجية venv من أجل إنشاء البيئة البرمجية الافتراضية (توليد الملفات والبرمجيات العازلة للمجلد)، وهي عبارة عن جزء من مكتبة Python 3 القياسية، ويتم تنصيبها على الحاسب بتنفيذ الأمر التالي في موجه أوامر لينكس:

$ sudo apt-get install -y python3-venv

والآن وبعد تنصيب الأداة venv أصبح بالإمكان إنشاء بيئة برمجية افتراضية، وذلك باختيار المجلد المراد إنشاء بيئة Python الافتراضية فيه أو القيام بإنشاء مجلد جديد وذلك بتنفيذ الأمر التالي:

$ mkdir environments
$ cd environments

ثم القيام بتنفيذ الأمر التالي لإنشاء بيئة Python الافتراضية ضمن المجلد:

$ python3 -m venv my_env

حيث يقوم هذا الأمر بإنشاء مجلد جديد my_env يتضمن مجموعة من الملفات والبرمجيات، والتي يمكن تصفحها بتنفيذ الأمر التالي:

$ ls my_env

Output

bin include lib lib64 pyvenv.cfg share

وظيفة هذه الملفات والبرمجيات جعل مشاريع Python التي سيتم إنشاؤها في المجلد environments مستقلة عما حولها، وبالتالي تمنع اختلاط ملفات المشروع مع ملفات نظام التشغيل والمشاريع الأخرى، وتحدد الحزم البرمجية الخاصة بكل مشروع.
يجب تفعيل بيئة Python البرمجية قبل البدء باستعمالها وذلك بتنفيذ الأمر التالي:

$ source my_env/bin/activate

حيث يتم في هذا الأمر استدعاء البرمجية المسؤولة عن تفعيل البيئة البرمجية. وعند نجاح عملية التفعيل يصبح موجه أوامر لينكس مسبوقًا باسم البيئة البرمجية التي تم إنشاؤها:

(my_env) Sammy@sammy:~/environments$ 

وهذا يدل على أن بيئة Python البرمجية المفعّلة هي my_env وبالتالي فإن أي مشروع برمجي سيتم إنشاؤه هنا سيستخدم الحزم البرمجية والإعدادات الموجودة في هذه البيئة فقط.

ملاحظة: يمكن ضمن البيئة البرمجية استخدام الأمر python بدل الأمر python3، والأمر pip بدل الأمر pip3 إن كنت تفضل ذلك. أما خارج البيئة البرمجية يجب استخدام الأمرين python3 و pip3 عند العمل مع Python 3.

الخطوة الثالثة- إنشاء برنامج بسيط

بعد الانتهاء من تهيئة بيئة Python البرمجية الافتراضية، لابد من تجربتها واختبارها. وذلك بإنشاء مشروع برمجي بسيط بلغة البرمجة Python وهو برنامج Hello World!. سنقوم بإنشاء ملف البرنامج وكتابة كوده البرمجي باستخدام محرر نصوص موجه أوامر لينكس nano وذلك بتنفيذ الأمر التالي:

(my_env) Sammy@sammy:~/environments$ nano hello.py

بعد أن يفتح محرر النصوص، نكتب كود البرنامج في محرر النصوص كما يلي:

print("Hello، World!")

ثم نقوم بحفظ البرنامج وإنهاء المحرر nano، وذلك بالضغط على المفاتيح CONTROL و X ثم ضغط المفتاح y (نعم) عند سؤال المحرر عن الرغبة بحفظ التعديلات على الملف.
بعد أن تم الانتهاء من كتابة برنامج Hello World! بلغة Python أصبح بالإمكان تشغيله وتجربته عن طريق إدخال الأمر python متبوعًا باسم ملف البرنامج hello.py ضمن موجه أوامر لينكس كما يلي:

(my_env) Sammy@sammy:~/environments$ nano hello.py

Output

Hello، World!

للخروج من بيئة البرمجية (إلغاء تفعيلها) ننفذ الأمر deactivate في موجه أوامر لينكس فنعود إلى موجه أوامر لينكس الاعتيادي:

(my_env) Sammy@sammy:~/environments$ deactivate
Sammy@sammy:~$

ملخص

تم في هذه المقالة شرح طريقة تنصيب Python 3 وتهيئة بيئتها البرمجية الافتراضية على نظام التشغيل Ubuntu 16.04، من أجل استخدامها في تطوير مشاريع Python البرمجية.