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一文詳解如何在瀏覽器前端運(yùn)行Python程序

 更新時(shí)間：2025年01月18日 09:30:43   作者：maply  
這篇文章主要介紹了如何在瀏覽器前端運(yùn)行Python程序的相關(guān)資料,在前端運(yùn)行Python代碼的多種方式,包括Pyodide、Brython、Transcrypt等,每種方式都有其特點(diǎn)和適用場景,文中通過代碼介紹的非常詳細(xì),需要的朋友可以參考下

前言

在傳統(tǒng)的 Web 開發(fā)中，Python 通常更多地被用作服務(wù)器端語言（如 Django、Flask 等），而在瀏覽器端（前端）通常使用 JavaScript 來操作 DOM、進(jìn)行事件處理等。不過，隨著 WebAssembly 技術(shù)的發(fā)展和一些 Python-to-JavaScript 轉(zhuǎn)譯方案的出現(xiàn)，我們已經(jīng)可以在前端直接運(yùn)行（或間接編譯）Python 代碼。

下面將詳細(xì)介紹在前端運(yùn)行 Python 程序的多種主要方式、它們的優(yōu)點(diǎn)和局限性，并附帶一些示例或基本使用思路。

一、直接在瀏覽器運(yùn)行 Python：基于 WebAssembly 的 Pyodide

1. 什么是 Pyodide

Pyodide 是基于 WebAssembly 的一個(gè)完整 Python 解釋器項(xiàng)目，它將 CPython（Python 的官方解釋器）編譯成了可以在瀏覽器環(huán)境（或者其它 WebAssembly 運(yùn)行環(huán)境）里執(zhí)行的版本。換句話說，你不需要安裝任何插件，只要瀏覽器支持 WebAssembly，你就可以在前端環(huán)境里運(yùn)行幾乎完整的 Python。

2. Pyodide 的主要特點(diǎn)

  • 兼容性好：幾乎完整移植了 CPython，包括標(biāo)準(zhǔn)庫和部分第三方庫的支持（如 NumPy、Pandas 等）。
  • 易集成：官方提供了一個(gè) pyodide.js（或 pyodide.mjs），前端只要將其引入即可使用。
  • WebAssembly 性能：相較于純 JavaScript 解釋 Python 的方案，Pyodide 的性能更好。

3. 如何使用 Pyodide

  • 引入 pyodide.js從官方的 CDN 或者本地托管，引入 Pyodide 腳本：

    <script src="https://cdn.jsdelivr.net/pyodide/v0.23.4/full/pyodide.js"></script>

    提示：版本號(hào)可能會(huì)不斷更新，可以去 Pyodide Releases 查看最新版本。

  • 初始化 Pyodide 環(huán)境

    <script>
  async function initPyodide() {
    // 加載 Pyodide
    let pyodide = await loadPyodide();
    // 在這里就可以使用 pyodide.runPython 執(zhí)行 Python 代碼了
    let result = pyodide.runPython(\`
      import sys
      sys.version
    \`);
    console.log("Python version:", result);
  }
  initPyodide();
</script>

  • 執(zhí)行 Python 代碼

    • pyodide.runPython(code) 可以直接執(zhí)行一段 Python 代碼字符串，并返回最后一行表達(dá)式的值（如果有）。
    • pyodide.globals 可以獲取當(dāng)前 Python 解釋器中全局作用域的變量。
    • 除了執(zhí)行簡單的腳本外，還可以加載第三方庫（部分純 Python 庫已經(jīng)預(yù)編譯到 Pyodide 里）。

    示例：

    <script>
  async function initPyodide() {
    let pyodide = await loadPyodide();
    // 安裝 / 加載一些包
    await pyodide.loadPackage("micropip");
    // micropip 可以安裝更多的 Python 包，但需要兼容 WASM，如 pyodide.org 中提到的包

    // 運(yùn)行簡單的 Python 代碼
    let code = \`
    import math
    def compute_circle_area(r):
        return math.pi * (r ** 2)
    area = compute_circle_area(5)
    \`;
    pyodide.runPython(code);
    let area = pyodide.globals.get("area");
    console.log("Circle area:", area);
  }
  initPyodide();
</script>

4. 優(yōu)缺點(diǎn)

  • 優(yōu)點(diǎn)：
    • 幾乎完整地支持 Python 生態(tài)，能夠直接使用很多 Python 包，尤其是科學(xué)計(jì)算相關(guān)。
    • 依賴 WebAssembly，高度還原 CPython 功能，運(yùn)行效率相對(duì)其他純 JS 解釋器更高。
  • 缺點(diǎn)：
    • 體積較大，需要加載編譯好的 Python 解釋器和相關(guān)包，初次加載可能會(huì)比較耗時(shí)。
    • 并非所有 Python 包都能在 Pyodide 中使用，一些依賴本地 C/C++ 擴(kuò)展的庫需要專門移植。

二、Brython：將 Python 作為瀏覽器腳本語言

1. 什么是 Brython

Brython 是一款用 JavaScript 實(shí)現(xiàn)的 Python 解釋器，它的目標(biāo)是讓 Python 可以取代前端開發(fā)中 JavaScript 的地位。它提供了一個(gè)運(yùn)行時(shí)環(huán)境，使用純 JavaScript 解釋 Python 語法，并且封裝了一系列 DOM 操作、瀏覽器接口等，使得你可以像寫 JavaScript 一樣來操作瀏覽器對(duì)象。

2. Brython 的使用

  • 引入 Brython 
    <script src="https://cdn.jsdelivr.net/npm/brython@3.11.0/brython.min.js"></script>
<script src="https://cdn.jsdelivr.net/npm/brython@3.11.0/brython_stdlib.js"></script>
  • HTML 標(biāo)記與啟動(dòng)在 <body> 標(biāo)簽中添加 onload="brython()" 或者用 JavaScript 的方式在 DOM 加載后初始化 Brython：
    <body onload="brython()">
  ...
</body>
  • 在 <script type="text/python"> 中編寫 PythonBrython 允許我們直接在 HTML 文件中使用 <script type="text/python"> 標(biāo)簽來書寫前端 Python 代碼，如：
    <script type="text/python">
from browser import document, alert

def greet(ev):
    alert("Hello from Brython!")

document["mybutton"].bind("click", greet)
</script>
    這里 document["mybutton"] 與 JavaScript 中的 document.getElementById("mybutton") 類似。

3. 優(yōu)缺點(diǎn)

  • 優(yōu)點(diǎn)：
    • 使用非常簡單，直接 <script type="text/python"> 就能寫代碼。
    • 對(duì) DOM 操作進(jìn)行了一定的封裝，可以讓 Python 代碼操作瀏覽器 API。
    • 代碼體積相對(duì) Pyodide 更?。ó吘箾]有完整移植 CPython）。
  • 缺點(diǎn)：
    • Brython 并不包含完整的 Python 標(biāo)準(zhǔn)庫實(shí)現(xiàn)，某些場景下功能有限。
    • 由于是純 JavaScript 解釋，需要考慮性能影響，復(fù)雜運(yùn)算性能可能遠(yuǎn)低于 WebAssembly 方案。
    • 一些 Python 第三方庫可能無法直接使用，或需要依賴特定的 Polyfill。

三、Transcrypt：Python 轉(zhuǎn)譯成 JavaScript

1. 什么是 Transcrypt

Transcrypt 是一個(gè)將 Python 代碼編譯成高質(zhì)量、可讀性較高的 JavaScript 代碼的工具。可以在開發(fā)階段用 Python 編寫邏輯，然后通過 Transcrypt 將其編譯成 JavaScript，最終在瀏覽器端運(yùn)行的還是 JavaScript。

2. 工作流程

  • 安裝 Transcrypt：
    pip install transcrypt
  • 使用 Transcrypt 編譯 Python 文件：
    transcrypt -b -m myscript.py
    • -b 表示在瀏覽器模式下編譯（browser）。
    • -m 表示生成映射文件（source map）。
  • 編譯完成后，會(huì)生成一個(gè) __javascript__ 文件夾，里面有 myscript.js 以及依賴文件。
  • 在 HTML 中引入編譯后的 JS 文件：
    <script src="__javascript__/myscript.js"></script>
  • 這樣，就可以在瀏覽器端使用轉(zhuǎn)換后的 JS 邏輯。

3. 優(yōu)缺點(diǎn)

  • 優(yōu)點(diǎn)：
    • 保持了 Python 語法的開發(fā)體驗(yàn)。
    • 得到的 JavaScript 體積相對(duì)較小，且沒有額外的運(yùn)行時(shí)依賴。
    • 編譯后的速度與 JavaScript 本身類似（畢竟最終產(chǎn)物是 JS）。
  • 缺點(diǎn)：
    • 并不是在瀏覽器里直接執(zhí)行 Python，而是將 Python 轉(zhuǎn)譯成 JS，某種程度上要對(duì) Python 語法有一定限制。
    • 對(duì)于 Python 的某些動(dòng)態(tài)特性和部分庫支持不完美。

四、Skulpt、RapydScript 等其他方案

除上述方案外，還有一些項(xiàng)目也能幫助在前端運(yùn)行（或近似運(yùn)行）Python：

  • Skulpt

    • 純 JavaScript 實(shí)現(xiàn)的 Python 解釋器。
    • 支持 Python 語法的子集，適用于教學(xué)或簡單腳本場景。
    • 不支持完整標(biāo)準(zhǔn)庫。

  • RapydScript

    • 一種 Python-like 語法，編譯成高效的 JavaScript。
    • 更接近于一種獨(dú)立的語言，兼具 Python 與 JavaScript 的特性。

  • Trinket、Replit 等在線平臺(tái)

    • 通過遠(yuǎn)程服務(wù)器或 WebAssembly 內(nèi)嵌的方式，在網(wǎng)頁里直接運(yùn)行 Python 代碼。
    • 適合教學(xué)、演示或小型項(xiàng)目試驗(yàn)。

五、適合不同場景的選擇建議

  • 如果你希望在瀏覽器端完整運(yùn)行 Python 并使用科學(xué)計(jì)算庫（如 NumPy、Pandas 等）

    • Pyodide 是首選方案，但要注意加載速度、兼容性以及內(nèi)存使用。

  • 如果你想在前端用 Python 語法來操作 DOM，替代部分 JavaScript 功能

    • Brython 可以嘗試，不過要注意第三方庫的支持以及性能。

  • 如果你的核心需求仍然是將 Python 邏輯轉(zhuǎn)成最終的 JavaScript

    • Transcrypt 可以幫助你在保持 Python 開發(fā)體驗(yàn)的同時(shí)，得到優(yōu)化后的純 JS 代碼。

  • 如果你是教學(xué)或簡單的 Python 腳本交互

    • Skulpt、Trinket 這類項(xiàng)目或在線平臺(tái)可以快速上手，但功能相對(duì)有限。

六、總結(jié)

在瀏覽器里運(yùn)行 Python 不再是遙不可及的想法，隨著 WebAssembly 的普及和多種 Python-to-JavaScript 解決方案的出現(xiàn)，前端與 Python 生態(tài)之間的融合將越來越緊密。選擇具體方案時(shí)，需要綜合考慮：

  • 是否需要大量使用 Python 第三方庫？
  • 對(duì)性能與包體積的要求如何？
  • 是否需要調(diào)用瀏覽器的 DOM 或 Web API？
  • 是否只是教學(xué)、實(shí)驗(yàn)，還是要應(yīng)用到生產(chǎn)環(huán)境？

無論是直接基于 WebAssembly 的 Pyodide、JavaScript 實(shí)現(xiàn)的 Brython，還是把 Python 編譯/轉(zhuǎn)譯為 JavaScript 的 Transcrypt，都是在不同場景下可選的思路。未來，隨著 Web 技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，前端與 Python 的結(jié)合也會(huì)更容易、更高效。希望以上介紹能幫助你更好地理解和選擇前端運(yùn)行 Python 的最佳方式。

到此這篇關(guān)于如何在瀏覽器前端運(yùn)行Python程序的文章就介紹到這了,更多相關(guān)瀏覽器前端運(yùn)行Python程序內(nèi)容請(qǐng)搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章希望大家以后多多支持腳本之家！

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