Python作为全球广受欢迎的编程语言，其生态系统中打包与分发技术的发展经历了漫长而曲折的历程。从1998年开始，Python社区便面临一个核心问题：如何更简单、高效地构建和分享Python代码？为了应对这个挑战，distutils的诞生标志着Python打包的起点。distutils在2000年被纳入标准库，允许开发者通过setup.py脚本定义项目的构建方式和元数据，并生成源代码包（sdist），这为Python包的安装和分发奠定了基础。然而，随着社区需求不断提升，distutils逐渐显露其局限性。2004年，setuptools的出现带来了新的生命力。它不仅解决了distutils的一些不足，还引入了egg格式与依赖管理功能，使得Python包的管理更加灵活便捷。
随后，pip作为更现代、更高效的包管理工具于2008年诞生，成为easy_install的有效替代方案。尽管如此，setuptools和pip的紧密耦合关系带来了新的问题，限制了Python打包生态系统的创新和多样化发展。Python打包生态的这些老问题促使了PEP 517和PEP 518的提出，试图为Python包构建流程带来更标准化和模块化的解决方案。PEP 518引入了pyproject.toml文件，其核心目的是将项目的“构建系统”依赖声明以声明式的格式放入其中，而非依赖传统的、可执行的setup.py文件。早期的问题是，执行setup.py前无法确定其依赖，形成“无法运行获取信息”的尴尬局面。pyproject.toml的出现解决了这一困境，开发者可以在该文件的[build-system]部分明确列出构建所需的依赖，比如setuptools和wheel。
这样，像pip这样的包管理工具可以先确保所有必要构建依赖已被安装，然后在隔离环境中执行构建操作，实现了更可靠且可复现的构建过程。PEP 517进一步规范了构建后端的接口标准。它将Python包的构建过程拆分为“构建前端”与“构建后端”两部分。构建前端通常是用户的工具，比如pip，而构建后端则是具体负责生成wheel文件的工具，诸如setuptools、flit或poetry。通过定义标准的API接口，包括必需的函数钩子，如build_wheel和build_sdist，PEP 517赋予了构建后端更强的灵活性和互换性，使得不同构建工具能在统一框架下协同工作。pyproject.toml也支持tool命名空间，用来存储各类工具的配置，比如black、poetry等格式化和管理工具利用此方式将自己的配置集中管理，从而避免零散的配置文件和兼容性问题。
随着打包标准的不断完善，PEP 621被提出，旨在规范项目元数据的声明方式，减少各构建工具之间的差异。它计划将项目名称、版本、作者、分类标签等信息纳入pyproject.toml的[project]部分，推动元数据的统一管理，提升包的简洁与可维护性。值得注意的是，PEP 517与PEP 518均为渐进式改进，Python社区仍然支持兼容传统的setup.py方式，保持过渡的平滑和现有生态的稳定。推广pyproject.toml的关键优势在于其提高了包构建的透明度和可复现性，简化了依赖管理，并为多样化的构建后端铺平道路。对于Python开发者而言，了解并掌握pyproject.toml不仅有助于适应现代化的项目管理流程，还能在构建跨平台、跨语言扩展（如C或Rust扩展模块）时带来更多便利和效率提升。总之，pyproject.toml是Python打包生态迈向模块化、标准化的重要里程碑。
它解决了长期困扰社区的依赖解析和构建耦合问题，为未来更多创新构建工具的发展奠定了坚实基础。随着更多工具和项目采纳这一标准，Python项目的构建和发布工作必将变得更加高效、灵活和现代化。
