Jython, IronPython, RustPython и Brython: Python на чужих платформах

CPython, PyPy и MicroPython закрыли вопросы скорости и размера. Остались две редкие, но показательные причины существовать для реализаций: платформа и среда. Четыре проекта этого урока отвечают на четыре вопроса: как исполнить Python там, где правит Java; где правит .NET; как встроить язык в чужие программы на Rust; и как исполнять его прямо в браузере без установки чего-либо.

Зачем переписывать Python под чужую платформу

Ответ один для Jython и IronPython: мост к библиотекам. Программы на Java и .NET держат гигантские экосистемы классов, и реализация Python поверх платформы позволяет дотягиваться до них прямо из Python-кода: Jython видит Java-классы как свои, IronPython — объекты .NET. Это делает Python языком скриптов для целых платформ: конфигурация, автоматизация, расширение чужих приложений. Сам язык при этом не меняется — и переносимость обычного кода стоит на месте:

class Account:
    def __init__(self, owner):
        self.owner = owner
        self.balance = 0

    def deposit(self, amount):
        self.balance = self.balance + amount
        return self.balance

acc = Account('Анна')
acc.deposit(100)
print('после второго взноса:', acc.deposit(50))
print(acc.owner, '-', acc.balance)

после второго взноса: 150
Анна - 150

Этот класс поведёт себя одинаково на CPython, Jython и IronPython: классы, атрибуты, методы — часть языка. Различия начинаются на границе: то, что в Jython выглядит обычным объектом, может быть настоящим Java-классом, и у него появятся платформенные методы, которых нет у питон-объектов. Чистый Python-код без платформенных мостов переносится между реализациями: меняется среда, а не семантика языка.

Четыре реализации одним взглядом

Статусы разные, и на них стоит смотреть трезво. Jython десятилетиями живёт на уровне Python 2 — современный код с f-строками там не запустится. IronPython добрался до линии Python 3, но отставание от CPython — в релизы: новые конструкции языка появляются с задержкой. RustPython — молодой проект: значительная часть языка работает, но полная совместимость ещё впереди, зато его удобно встраивать в программы на Rust и собирать в WebAssembly. Brython живёт в браузере: он переводит Python-код в JavaScript прямо на странице, без установки интерпретатора.

Как код узнаёт среду

Каждая реализация честно называет себя через sys.implementation: Jython — java, IronPython — cli, у RustPython — rust. Тот же каркас из урока 16 с переносимым словарём имён:

import sys

NAMES = {
    'cpython': 'эталонная реализация на C',
    'pypy': 'PyPy: JIT на Python',
    'java': 'Jython на JVM',
    'cli': 'IronPython на .NET',
    'rust': 'RustPython на Rust',
}

impl = sys.implementation.name
print('здесь работает:', NAMES.get(impl, 'другая реализация'))

здесь работает: эталонная реализация на C

В песочнице сработала запись для cpython; на настоящей Jython-машине словарь вернул бы значение про JVM. Метод get со значением по умолчанию — правильная манера для таких таблиц: неизвестная реализация не уронит код, а попадёт в запасную ветку. Brython в этот словарь тоже попадёт — он реализует sys.implementation со своим именем.

Отдельный вопрос — что из коллекций переезжает на платформы без потерь. Словари и сортировка — часть языка, и на любой из четырёх сред такой код работает одинаково:

stock = {'tool': 5, 'box': 2}

for name, count in sorted(stock.items()):
    print(name, '-', count)
print('всего позиций:', len(stock))

box - 2
tool - 5
всего позиций: 2

Brython: браузер как среда

Brython — самый необычный из четырёх: вместо интерпретатора под платформу он работает прямо в браузере. Страница подключает Brython, тот читает Python-код из тега с типом text/python, транслирует его в JavaScript и выполняет. DOM при этом доступен через модуль browser — проверим, что на обычном Python его нет:

try:
    from browser import document
    print('browser доступен: мы внутри Brython')
except ImportError:
    print('browser недоступен: обычный Python без DOM')

browser недоступен: обычный Python без DOM

В песочнице ответ тот же, что и для machine из урока 18: модуль из чужой среды честно не импортируется. На странице с подключённым Brython первая ветка открылась бы, и document стал бы живым DOM-объектом, с которым Python-код меняет содержимое страницы:

<script type='text/python'>
from browser import document
document <= 'Привет из Python'
</script>

Запись document <= текст — Brython-овская вставка содержимого в элемент: платформенные API приходят со своим синтаксисом. Это и есть цена моста: язык остаётся питоном, но граница со средой живёт по правилам среды.

Чем Brython отличается от Pyodide

На первый взгляд два способа исполнять Python в браузере — а на самом деле это противоположные подходы. Песочница этого сайта работает на Pyodide: это настоящий CPython, скомпилированный в WebAssembly — урок 16 показывал, что он честно отвечает cpython. Brython — не CPython: это отдельная реализация на JavaScript, и гарантии у неё другие:

Практический итог: для серьёзных вычислений и настоящих библиотек в браузере берут Pyodide — он несёт настоящий CPython и его пакеты; Brython выигрывает весом и прямотой к DOM — учебные страницы и простые веб-приложения на Python-синтаксисе. Для песочницы Питоники выбор очевиден: совместимость важнее, поэтому уроки компиляции исполняются на честном CPython.

Статус и выбор

• Jython — если поддерживаете наследие с Java и Python 2-уровнем: современный код на него не нацеливают;
• IronPython — если встраиваете скрипты в .NET-приложения: тот редкий случай, когда платформа важнее свежести языка;
• RustPython — следить и экспериментировать: встраивание в Rust-проекты и WASM-сборки;
• Brython — учебные страницы и лёгкие веб-приложения на Python-синтаксисе;
• настоящий Python в браузере — чаще Pyodide: полный CPython с пакетами.

import sys

report = [
    'реализация: ' + sys.implementation.name,
    'версия языка не ниже 3.6: ' + str(sys.version_info >= (3, 6)),
    'байткод-машина: ' + str(hasattr(sys.implementation, 'cache_tag')),
]
for line in report:
    print(line)

реализация: cpython
версия языка не ниже 3.6: True
байткод-машина: True

Три строки отчёта перенесутся на любую из четырёх реализаций без правок: имя вернётся своё, проверка версии отработает по-своему честно, а cache_tag есть у всех сред с байткод-кэшем. Это хороший тест переносимости: если отчёт о среде живёт — каркас программы переносим, различия будут только на платформенных границах.

Чистый Python-код без платформенных мостов переносится между реализациями: меняется среда, а не семантика языка. Jython и IronPython покупают мосты к Java и .NET ценой отставания, RustPython — встраиваемость ценой незавершённости, Brython — браузер ценой JavaScript-природы. Раздел о реализациях на этом закрыт, и впереди — финальный проект: собираем standalone-инструмент из исходника до проверенного архива.