虚拟环境原理
虚拟环境并不是什么新技术,主要是利用了操作系统中环境变量以及进程间环境隔离的特性
操作系统的环境变量
为程序提供信息和做信息交换介质,进程可以共享操作系统中的环境变量,我们也可以为进程指定环境变量
PATH 就是很重要的环境变量,用于为操作系统和程序提供可执行文件的访问路径
例如写一个程序 a.exe,存放在 D:\MyProgram 中,在命令行中执行 a.exe ,会得到提示“ 无法找到程序 a.exe”,为了让系统找到,可以将 D:\MyProgram 路径加入到 PATH 环境变量中,当输入 a.exe 时,操作系统就会从 PATH 所提供的路径中逐个查找,这时就可以找到了。Linux 和 MacOS 具有相似的特性,甚至比 Windows 的功能更丰富。
Python 虚拟环境
就是利用上述特性构建的,在激活虚拟环境之时,激活脚本会将当前命令行程序的 PATH 修改为虚拟环境的,这样执行命令就会在被修改的 PATH 中查找,从而避免了原本 PATH 可以找到的命令,从而实现了 Python 环境的隔离。
创建Python虚拟环境
virtualenv 工具
在 python3.3 之前,只能通过 virtualenv 创建虚拟环境,首先需要安装 virtualenv
pip install virtualenv
安装完后,在当前目录下创建一个名为 myvenv 的虚拟环境:
virtualenv --no-site-packages myvenv
参数 --no-site-packages
,创建一个 “干净的” 虚拟环境
other参数,用于不同的使用场景,如:
- -p: 用于指定 Python 解析器,就是安装好的 Python 应用程序,默认为当前环境中的 Python
- --no-pip:不需要安装 pip,默认为安装
- --clear:如果创建虚拟环境的目录已经有了其他虚拟环境,清楚重建
venv 模块
Python3.3 之后,可以用模块 venv 代替 virtualenv 工具,好处是不用单独安装,3.3 及之后的版本,都可以通过安装好的 Python 来创建虚拟环境:
python -m venv myvenv
可以在当前目录创建一个名为 myvenv 的虚拟环境
venv 参数:
- --without-pip: 不需要安装 pip,默认为安装
- --clear:如果创建虚拟环境的目录已经有了其他虚拟环境,清楚重建
因为 venv 是依附于一个 Python 解析器创建的,所以不需要指定 Python 解释器版本
激活
虚拟环境创建好后,需要激活才能在当前命令行中使用,可以理解成将当前命令行环境中 PATH 变量的值替换掉
通过 virtualenv 和 模块 venv 创建的虚拟环境,激活方式是一样的,即运行激活脚本
- Windows 系统中,激活脚本路径是
<myvenv>\Scripts\activate.bat
,如果是 powershell 命令行,脚本换成Activate.ps1
, 注意将<myvenv>
换成你自己的虚拟环境目录 - Linux 系统中,激活脚本路径是
<myvenv>/bin/activate
,默认脚本没有执行权限,要么设置脚本为可执行,要么用source
命令执行,例如\$ source myvenv/bin/activate
激活后,可以在命令行中看到虚拟环境标记
打印 PATH,命令如下:
Linux 下:
echo $PATH
Windows 下
echo %PATH%
退出
退出虚拟环境很简单,只需要执行 deactivate
命令就行,这个命令也在虚拟环境的脚本目录下,因为激活时,将脚本目录设置到 PATH 中了,所以可以直接使用。退出虚拟环境相当于将 PATH 恢复成原来的
与开发工具配合
虽然通过激活脚本,很容易切换到虚拟环境,但是在实际开发中,还是不够方便,而且现在很多开发工具,特别是提供 Python 解析环境的开发工具,都可以和虚拟环境配合,在开发过程中几乎无感,对开发工作是很大的帮助
Visual Studio Code
- 按下 Ctrl+Shift+P, 在弹出的命令窗口中输入 "解析器",
- 然后在下拉列表中选择 "Python:选择解析器",这里会缓存一些已经创建好的解析器,
- 如果没有想要的,可以选择 "Enter interpreter path" 来选择解析器路径,即已经创建好的虚拟环境脚本文件夹中的 Python 程序,就可以创建一个新的解析器
选择 Python 解析器
如果编辑的是 Python 代码文件,在状态栏中也可以选择和切换解释器,更为方便
Pycharm
创建项目时,在项目创建对话框中,可以创建或者选择已经已有的解析器
选择 Python 解析器
- 选择创建新的解析器时,需要选择创建虚拟环境的工具,如 virtualenv;
- 指定虚拟环境的目录;
- 选择 Python 基础解析器,同 virtualenv 工具的 -p 参数的效果;
- 是否要继承基础解析器的第三方库
- 是否将这个虚拟环境作为默认环境,即创建其他项目时默认选择
如果选择已存在的解析器,和 VS Code 差不多,可以选择已经缓存的或者指定解析器的路径
部署虚拟环境
之所以在开发时选择虚拟环境,除了避免库之间的冲突,还有重要的原因是方便部署,因为虚拟环境是独立的,仅包含了项目相关的依赖库,所以部署的效率更高,风险更小
一般部署流程:
- 开发完成后,使用
pip freeze > requirements.txt
命令将项目的库依赖导出,作为代码的一部分 - 将代码上传到服务器
- 在服务器上创建一个虚拟环境
- 激活虚拟环境,执行
pip install -r requirements.txt
,安装项目依赖
怎么运行项目,需要看项目的具体情况
Web 项目
一般使用 Django、Flask 的 Web 开发框架提供的项目,部署时需要一个 Web 容器,作为程序的运行环境,容器的配置中都有一个虚拟环境的设置,其实是指定 Python 解析器的路径,将其设置为虚拟环境的目录或者 Python 解析器就可以了,启动时就用使用虚拟环境,并与其他环境隔离。例如 uWSGI 配置文件中 home 参数是用来指定解析器的。
服务类项目
就是需要以服务的形式长时间运行的,例如定时爬虫之类的。
- 对于 Linux 而言,当前主流的服务方式是 Systemd,是一种比 init 更先进的服务管理工具,在服务脚本中,设置 ExecStart 执行命令为全路径的虚拟环境的 Python 解析器,服务启动时使用独立的虚拟环境。
- Windows 服务,对于达成 EXE 包的,不需要配置虚拟环境,因为打包时已经考虑了环境问题了,如果是脚本运行的话,需要指定全路径的 Python 解析器
单次运行项目
对于一些测试或者实验性质的项目,大多数情况下手动执行,只要在激活的虚拟环境下,或者用特定的 Python 解析器运行就好了,和在开发过程中运行区别不大
其他虚拟环境管理工具
- virtualenvwrapper:是对 virtualenv 的一个封装,还有针对 vim 用户和 emacs 用户的扩展,能支持 bash/ksh/zsh
- virtualenvwrapper-win:针对 Windows batch shell 的 virtualenvwrapper
- pyenv:它可以安装、卸载、编译、管理多个 python 版本,并随时将其中一个设置为工作环境
- pyenv-win:针对 Windows 的 pyenv