在 Swift 使用 Python 構建 App　克服 Python 的缺點！

本篇原文（標題：From Swift Import Python）刊登於作者 Medium，由 Anupam Chugh 所著，並授權翻譯及轉載。

一直以來，Python 都在數據科學領域佔有領導地位，然而隨著要處理的數據量與日俱增，Python 的缺點就顯而易見了，就是處理速度慢、並行處理有所侷限、和缺乏型別安全性的問題，這些對大型 App 來說都是障礙。

很明顯地，Google 已經把 Swift 視為深度學習的未來，為 Tensorflow 在 Swift 上投資了重本。

不過，Python 擁有大量的資源庫，要逐漸擺脫它並不簡單，但是我們仍然可以利用它與 Swift 的互通性。

沒錯，你可以使用 PythonKit 框架從 Swift 運行 Python 程式碼，PythonKit 是 Swift for TensorFlow 項目中基於 Python 模塊的一個框架。

請注意，Python 在 iOS 上不可用，但你還是可以為 macOS 和 Linux 構建非常棒的工具 App。

PythonKit 的優點

你的 Swift 程式碼可以直接存取豐富的 Python 模組和 Package。
Python 開發者可以輕鬆構建 macOS App，以運行自動化腳本 (script)，並執行數值計算。
你無需在 Swift 中加入巨大的 OpenCV 和 Tensorflow 框架，只要在系統上安裝 Python 副本 (counterparts)，就可以在任何需要的 macOS App 中使用它。

在接下來的章節，我們會看看如何在一個 SwiftUI macOS App 中，設置 PythonKit 並執行一些有趣的任務。

在 macOS App 中加入 PythonKit

首先，讓我們建立一個新的 Xcode 專案，以 macOS 為目標，並使用 Swift Package Manager 加入以下的 Package dependancy：

.package(url: "https://github.com/pvieito/PythonKit.git", .branch("master")),

操作步驟為：File -> Swift Packages -> Add Package Dependency -> 輸入這個 git 網址

現在，你可以在 Swift視圖中輸入 import PythonKit，接著要確認現在使用的 Python 版本，並如此更新版本：

print(Python.version)PythonLibrary.useVersion(2)
//or
PythonLibrary.useVersion(3, 8)

備註：PythonLibrary.useVersion 需要放於 import 的程式碼下面，因為你不可以在 Run-Time 時動態地修改 Python 版本。

接下來，請確保你已從 Signing and Capabilities section 移除了 App 沙盒，因為我們會在 mac 上直接使用 Python。

初次在 Swift 執行 Python 腳本

讓我們以 Python 函式在 .py 檔內寫 hello world。

def hello():
    return "Hello Swift, I'm Python"

然後存檔，並記住所存的路徑。

以下的 Swift 方法會呼叫上面的函式，並回傳結果：

func runPythonCode(){
  let sys = Python.import("sys")
  sys.path.append(dirPath)
  let example = Python.import("sample")
  let response = example.hello()
}

從以上的 Swift 程式碼中，我們注意到幾項事情：

dirPath 是檔案位置的路徑，我的檔案位置路徑是：/Users/anupamchugh/Desktop/workspace/。
Python.import 是用來匯入 Python 模組的，以我們的範例來說，我們將匯入 sample.py 檔案，當中包含了我們的 hello world 程式碼。
example 是一個 PythonObject 型別的 Swift 實例，我們將在這裡呼叫 hello 函式。
回應實例也是一個 PythonObject，能在範例中隱性地轉換成字串。

我們可以依下列做法，將 PythonObject 轉換成原生 Swift 的型別：

let str = String(pythonString)!
let arr = Array(pythonArray)!

轉換 Python 變數並回傳至 Swift

讓我們來看看一個典型範例，試著在 Swift 的 Python 函式中，轉換兩個變數的內容值：

def swap(a, b):
    a, b = b, a
    return a, b

現在，從 Swift 函式呼叫它，並取得結果：

func swapNumbersInPython(){
  let sys = Python.import("sys")
  sys.path.append(dirPath)
  let example = Python.import("sample")
  let response = example.swap(swapA, swapB)
  let arr : [Int] = Array(response)!
  swapA = arr[0]
  swapB = arr[1]
}

swapA 和 swapB 都是 SwiftUI 的狀態變數，它們會在螢幕上被更新。

現在，讓我們利用以上的 Python 腳本執行 macOS SwiftUI App：

如此一來，我們就成功建置了第一個可以將 Swift 與 Python 互通的 macOS App。

但這樣還不夠。讓我們來撰寫一個更棒的 Python 腳本。

使用 Python 腳本下載影片　並顯示於 SwiftUI VideoPlayer

Python 有個非常受歡迎的 Package，叫做 youtube-dl，用來從 Youtube 或其他網站下載影片。

讓我們先將它下載到 mac，並以 Python3 執行下列的 pip 指令動作：

pip3 install youtube-dl

接著，在 Python 檔案內加入下列函式：

備註：你可以在Github 擷取程式碼。

link 和 path 參數都是從 Swift 傳遞過來的，前者是影片連結，而後者是將影片保存的目錄路徑。

ydl.download() 會下載影片，然後我們會把 videoName 回傳到 Swift 程式碼：

func downloadVideo(link: String){
  let sys = Python.import("sys")
  sys.path.append(dirPath)
  let example = Python.import("sample")  let response = example.downloadVideo(link, dirPath)
  videoPath = String(response)
}

在 WWDC2020 中，SwiftUI 在 macOS 11.0 和 iOS 14 的裝置上，新增了 VideoPlayer 的內建支援。即使是 iOS 13 的裝置，你也可以利用 UIViewRepresentable 協定，來建立一個客製的影片視圖。

我們可以使用 videoPath，如此在 SwiftUI 顯示所下載的影片檔案：

let url = URL(fileURLWithPath:dirPath+videoPath)
VideoPlayer(player: AVPlayer(url: url))

讓我們運行以上的 mac App 來看看結果：

影片是一段 Batman 的預告片。

你可以在 GitHub 儲存庫上找到 SwiftUI App 的完整程式碼與 Python 腳本。

總結

在本篇教學中，我們看到 Python、Swift 的互通性，並我們可以在 Swift 執行 Python 程式碼。除了影片下載器外，你還可以運行自動化任務，例如批次文件重新命名、硬碟空間分析功能等。

Python 和 Swift 是兩種語法簡潔的語言，儘管後者是深度學習的未來，但前者在未來幾年都會繼續扮演副手的重要角色。

本篇原文（標題：From Swift Import Python）刊登於作者 Medium，由 Anupam Chugh 所著，並授權翻譯及轉載。

作者簡介：Anupam Chugh，深入探索 ML 及 AR 的 iOS Developer。喜愛撰寫關於想法、科技、與程式碼的文章。歡迎到我的 Blog 閱讀更多文章，或在 LinkedIn 上關注我。

譯者簡介：Oliver Chen－工程師，喜歡美麗的事物，所以也愛上 Apple，目前在 iOS 程式設計上仍是新手，正研讀 Swift 與 Sketch 中。生活另一個身份是兩個孩子的爸，喜歡和孩子一起玩樂高，幻想著某天自己開發的 App，可以讓孩子覺得老爸好棒！
聯絡方式：電郵 [email protected]

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