Python 虚拟环境和包-未完纪

概述

Python 应用经常使用标准库以外的包和模块。有时，应用需要某个库的特定版本：可能必须使用修复了某个缺陷的版本，也可能程序使用的是这个库的旧接口。

因此，同一套 Python 安装未必能满足所有应用。如果应用 A 需要某个模块的 1.0 版，而应用 B 需要 2.0 版，就会发生依赖冲突。安装任何一个版本，都可能让另一应用无法运行。

解决办法是创建虚拟环境：一个独立的目录树，其中包含某个特定版本的 Python 安装和一组额外的软件包。

不同应用可以使用不同的虚拟环境。应用 A 在自己的环境里安装 1.0 版，应用 B 在另一个环境里安装 2.0 版。如果应用 B 后来需要升级到 3.0 版，也不会影响应用 A 的环境。

创建虚拟环境

创建和管理虚拟环境的模块叫做 venv。它使用执行该命令的 Python 版本，也就是 --version 报告的版本。例如，用 python3.12 执行命令，创建的环境就使用 Python 3.12。

先确定环境目录，再以脚本方式运行 venv，传入目录路径：

python -m venv tutorial-env

如果 tutorial-env 不存在，命令会创建该目录，并在其中建立子目录，放置 Python 解释器的副本及相关支持文件。

常用目录名是 .venv。这个名称通常让目录在终端中隐藏，既不碍事，又能说明用途；它还避免与某些工具使用的 .env 环境变量文件重名。

创建之后，可以激活环境。在 Windows 上，执行：

tutorial-env\Scripts\activate

在 Unix 或 macOS 上，执行：

source tutorial-env/bin/activate

这里的脚本用于 Bash。如果使用 csh 或 fish，应改用 activate.csh 或 activate.fish。

激活会修改终端提示符，显示当前使用的虚拟环境，并调整运行环境，使 python 指向这套特定版本的 Python 安装。例如：

$ source ~/envs/tutorial-env/bin/activate
(tutorial-env) $ python
Python 3.5.1 (default, May  6 2016, 10:59:36)
  ...
>>> import sys
>>> sys.path
['', '/usr/local/lib/python35.zip', ...,
'~/envs/tutorial-env/lib/python3.5/site-packages']
>>>

激活不会修改 PYTHONPATH。如果这个变量引用了与环境中 Python 版本不兼容的代码，仍可能发生意外。最佳做法是在 Bash 中执行 unset PYTHONPATH，或使用当前 shell 的等效命令。

退出虚拟环境时，在终端输入：

deactivate

使用 pip 管理包

可以通过 pip 安装、升级和卸载软件包。默认情况下，它从 Python Package Index（PyPI）安装包；也可以在浏览器中浏览 PyPI。

pip 提供 install、uninstall、freeze 等子命令。完整说明见安装 Python 模块。

直接指定包名，可以安装最新版本：

(tutorial-env) $ python -m pip install novas
Collecting novas
  Downloading novas-3.1.1.3.tar.gz (136kB)
Installing collected packages: novas
  Running setup.py install for novas
Successfully installed novas-3.1.1.3

在包名后添加 == 和版本号，可以安装特定版本：

(tutorial-env) $ python -m pip install requests==2.6.0
Collecting requests==2.6.0
  Using cached requests-2.6.0-py2.py3-none-any.whl
Installing collected packages: requests
Successfully installed requests-2.6.0

再次运行相同命令，pip 会发现指定版本已经安装，不再执行安装。可以指定不同版本，也可以加上 --upgrade，升级到最新版本：

(tutorial-env) $ python -m pip install --upgrade requests
Collecting requests
Installing collected packages: requests
  Found existing installation: requests 2.6.0
    Uninstalling requests-2.6.0:
      Successfully uninstalled requests-2.6.0
Successfully installed requests-2.7.0

python -m pip uninstall 后接一个或多个包名，可以从虚拟环境中卸载它们。

python -m pip show 显示某个包的信息：

(tutorial-env) $ python -m pip show requests
---
Metadata-Version: 2.0
Name: requests
Version: 2.7.0
Summary: Python HTTP for Humans.
Home-page: http://python-requests.org
Author: Kenneth Reitz
Author-email: me@kennethreitz.com
License: Apache 2.0
Location: /Users/akuchling/envs/tutorial-env/lib/python3.4/site-packages
Requires:

python -m pip list 列出环境中安装的全部包：

(tutorial-env) $ python -m pip list
novas (3.1.1.3)
numpy (1.9.2)
pip (7.0.3)
requests (2.7.0)
setuptools (16.0)

python -m pip freeze 也会生成已安装包的列表，但采用 python -m pip install 能够读取的格式。常见做法是将列表写入 requirements.txt：

(tutorial-env) $ python -m pip freeze > requirements.txt
(tutorial-env) $ cat requirements.txt
novas==3.1.1.3
numpy==1.9.2
requests==2.7.0

随后可将 requirements.txt 提交到版本控制系统，作为应用的一部分分发。用户使用 install -r 安装全部所需软件包：

(tutorial-env) $ python -m pip install -r requirements.txt
Collecting novas==3.1.1.3 (from -r requirements.txt (line 1))
  ...
Collecting numpy==1.9.2 (from -r requirements.txt (line 2))
  ...
Collecting requests==2.7.0 (from -r requirements.txt (line 3))
  ...
Installing collected packages: novas, numpy, requests
  Running setup.py install for novas
Successfully installed novas-3.1.1.3 numpy-1.9.2 requests-2.7.0

pip 还有许多选项，详情见安装 Python 模块。如果编写了软件包并希望发布到 PyPI，参阅 Python Packaging User Guide。