12. 虚拟环境和包¶
12.1. 简介¶
Python 应用程序通常会使用非标准库附带的包和模块。应用程序有时需要特定版本的库，因为应用程序可能需要修复某个特定的错误，或者应用程序可能是使用过时版本的库接口编写的。
这意味着一个 Python 安装可能无法满足每个应用程序的要求。如果应用程序 A 需要某个模块的 1.0 版本，但应用程序 B 需要 2.0 版本，那么这些要求就相互冲突，安装 1.0 或 2.0 版本都会导致一个应用程序无法运行。
解决此问题的方法是创建虚拟环境，这是一个自包含的目录树，其中包含特定 Python 版本的 Python 安装，以及许多额外的包。
不同的应用程序可以使用不同的虚拟环境。为了解决前面冲突要求的例子，应用程序 A 可以拥有自己的安装了 1.0 版本的虚拟环境，而应用程序 B 则拥有另一个安装了 2.0 版本的虚拟环境。如果应用程序 B 需要将某个库升级到 3.0 版本，这不会影响应用程序 A 的环境。
12.2. 创建虚拟环境¶
用于创建和管理虚拟环境的模块称为 venv。venv 将安装运行该命令的 Python 版本（如 --version 选项所报告的）。例如，使用 python3.12 执行该命令将安装 3.12 版本。
要创建虚拟环境，请确定您要放置它的目录，然后将 venv 模块作为脚本运行，并带上目录路径
python -m venv tutorial-env
如果 tutorial-env 目录不存在，它将创建该目录，并在其中创建包含 Python 解释器副本和各种支持文件的目录。
虚拟环境的常用目录位置是 .venv。这个名称通常在您的 shell 中隐藏该目录，从而使其不碍事，同时赋予它一个解释该目录为何存在的名称。它还可以防止与某些工具支持的 .env 环境变量定义文件发生冲突。
创建虚拟环境后，您可以激活它。
在 Windows 上，运行
tutorial-env\Scripts\activate
在 Unix 或 macOS 上，运行
source tutorial-env/bin/activate
（此脚本是为 bash shell 编写的。如果您使用 csh 或 fish shell，则应使用替代的 activate.csh 和 activate.fish 脚本。）
激活虚拟环境将更改您的 shell 提示符以显示您正在使用的虚拟环境，并修改环境，以便运行 python 将为您提供特定版本和安装的 Python。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']
>>>
要停用虚拟环境，请在终端中输入
deactivate
到终端中。
12.3. 使用 pip 管理包¶
您可以使用名为 pip 的程序安装、升级和删除包。默认情况下，pip 将从 Python Package Index 安装包。您可以通过在网络浏览器中访问它来浏览 Python Package Index。
pip 有许多子命令：“install”、“uninstall”、“freeze”等。（请参阅 安装 Python 模块 指南以获取 pip 的完整文档。）
您可以通过指定包名来安装包的最新版本
(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
您还可以通过提供包名，后跟 == 和版本号来安装特定版本的包
(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
如果您重新运行此命令，pip 将注意到请求的版本已安装，并且不执行任何操作。您可以提供不同的版本号以获取该版本，或者您可以运行 python -m pip install --upgrade 将包升级到最新版本
(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 后跟一个或多个包名将从虚拟环境中删除这些包。
python -m pip show 将显示特定包的信息
(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 将显示虚拟环境中安装的所有包
(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 将生成类似的已安装包列表，但输出使用 python -m pip install 预期的格式。一个常见的约定是将此列表放入 requirements.txt 文件中
(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
然后可以将 requirements.txt 提交到版本控制并作为应用程序的一部分发布。用户可以使用 install -r 安装所有必要的包
(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 有更多选项。请参阅 安装 Python 模块 指南以获取 pip 的完整文档。当您编写了一个包并希望在 Python Package Index 上提供它时，请参阅 Python 打包用户指南。