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python虚拟环境模块venv的使用方法

相信只要学习python的同学对于虚拟环境这个概念肯定不会太陌生，虚拟环境指的是一个个单独隔离的python开发环境。各个虚拟环境之间互不干扰，都有自己独立的开发包。就像是在电脑上装了很多个虚拟机，每个虚拟机里面你随便折腾，不会影响到物理机，也不会影响到其他虚拟机。

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既然这么有用，那么Python里面用来创建虚拟环境的模块virtualenv是怎么使用的呢？我们一起来看一下。

virtualenv基本命令格式

这个模块比较简单，它只有一条命令，但是跟的选项比较多，就是通过不同的选项来控制生成不同的虚拟环境。我们先来简单看一下它的基本命令格式：

virtualenv [--version] [--with-traceback] [-v | -q] [--app-data APP_DATA] [--clear-app-data] [--discovery {builtin}] [-p py] 
[--creator {builtin,cpython3-win,venv}] [--seeder {app-data,pip}] [--no-seed] [--activators comma_sep_list][--clear] 
[--system-site-packages] [--copies] [--download | --no-download] [--extra-search-dir d [d ...]] [--pip version] 
[--setuptools version] [--wheel version] [--no-pip] [--no-setuptools] [--no-wheel]
[--symlink-app-data] [--prompt prompt] [-h]
dest

乍一看，选项怎么这么多，一下子就能把人看晕，这还怎么学。但是在最开始使用的时候，常用的参数就只有下面两个：

  • -p py  用于选择python解释器版本的
  • dest 要存放虚拟环境的目录，一般是项目目录
  • --prompt prompt 设置虚拟环境命令提示符前端提示。

参数比较抽象，我们还是通过具体的例子来实践，

示例

先打开cmd命令行窗口，执行python命令，确认你的python包安装正确。如下所示：

C:\Users\Administrator>python
Python 3.7.3 (v3.7.3:ef4ec6ed12, Mar 25 2019, 22:22:05) [MSC v.1916 64 bit (AMD64)] on win32
Type "help", "copyright", "credits" or "license" for more information.
>>>

然后我们来安装好virualenv模块，命令是：

C:\Users\Administrator>pip install virtualenv
Looking in indexes: http://pypi.doubanio.com/simple
Collecting virtualenv
  Downloading http://pypi.doubanio.com/packages/c1/61/7506ddd79ef6f09beeefb81c4c55bf395a8ad96b33ff1c6b06e40f8aa101/virtualenv-20.0.7-py2.py3-none-any.whl (8.0 MB)
     |████████████████████████████████| 8.0 MB 6.8 MB/s
......
Installing collected packages: virtualenv
Successfully installed virtualenv-20.0.7

中间省略了一部分输出容，但是可以看到virtualenv模块安装成功。然后我们就来创建一个新的虚拟环境：

C:\Users\Administrator>virtualenv myproject
created virtual environment CPython3.7.3.final.0-64 in 6317ms
  creator CPython3Windows(dest=C:\Users\Administrator\myproject, clear=False, global=False)
  seeder FromAppData(download=False, pip=latest, setuptools=latest, wheel=latest, via=copy, app_data_dir=C:\Users\Administrator\AppData\Local\Temp\tmpsvdy5dr2\seed-app-data\v1)
  activators BashActivator,BatchActivator,FishActivator,PowerShellActivator,PythonActivator,XonshActivator

这里的虚拟环境目录名词是myproject，就这么简单的命令创建了一个虚拟环境。它位于myproject目录下。创建过程中如果没有报错就说明创建成功，同时它还指出了虚拟环境的Python版本，可以看到，就是我们系统当前安装的虚拟版本。
我们查看一下这个目录：

 C:\Users\Administrator\dir myproject

2020/03/02  17:04              .
2020/03/02  17:04              ..
2020/03/02  17:04              Lib
2020/03/02  17:04               316 pyvenv.cfg
2020/03/02  17:04              Scripts

可以看到里面有两个目录和一个文件，

  • Lib目录是必须的库文件目录，
  • Scripts是虚拟环境的二进制命令文件目录以及启动器所在目录。启动器就是待会我们要用来激活虚拟环境的目录。
  • pyvenv.cfg文件是这个虚拟环境的配置文件

我们来尝试激活这个虚拟环境，命令如下：

# 切换到虚拟环境目录
C:\Users\Administrator>cd myproject

# 激活虚拟环境
C:\Users\Administrator\myproject>Scripts\activate

此时没有任何输出，而且命令提示符的窗口也没有任何改变，怎么判断虚拟环境已经激活成功了呢？我们使用pip命令来判断一下，：

C:\Users\Administrator\myproject>pip list
Package    Version
---------- -------
pip        20.0.2
setuptools 45.2.0
wheel      0.34.2

可以看到，这个时候的pip安装的包只有三个，分别是pip、setuptools、wheel。而我们实际的系统环境因为我一直在使用，我重新打开一个命令提示符窗口，直接执行pip list命令结果如下：

C:\Users\Administrator>pip list
Package            Version
------------------ ---------
-ip                19.0.3
appdirs            1.4.3
attrs              19.3.0
backcall           0.1.0
bleach             3.1.0
colorama           0.4.3
decorator          4.4.1
defusedxml         0.6.0
distlib            0.3.0
Django             2.2
....

说明我们的虚拟环境确实激活成功了，只是看起来不明显。但是这个时候虚拟环境确实已经可以使用了。那么使用完毕后该怎么退出呢？启动是activate，那么退出就是deactivate。如下所示：

C:\Users\Administrator\myproject>Scripts\deactivate.bat
C:\Users\Administrator\myproject>pip list
Package            Version
------------------ ---------
-ip                19.0.3
appdirs            1.4.3
attrs              19.3.0
backcall           0.1.0
bleach             3.1.0
colorama           0.4.3
decorator          4.4.1
defusedxml         0.6.0
distlib            0.3.0
Django             2.2
entrypoints        0.3

执行完deactivate命令后，再执行pip list命令，可以看到输出的是系统python的路径，这个时候说明已经从虚拟环境退出了。

但是这个过程确实不太明显，那么能不能把 虚拟环境弄的更明显一点呢，我们来看看--prompt这个选项的用法：

C:\Users\Administrator>virtualenv --prompt myproject2 myproject2

创建一个新的虚拟环境叫做myproject2，但是使用了--prompt myproject2的选项参数，我们再来尝试激活一下看看：

C:\Users\Administrator>cd myproject2
C:\Users\Administrator\myproject2>Scripts\activate
myproject2C:\Users\Administrator\myproject2>Scripts\deactivate.bat
C:\Users\Administrator\myproject2>

这个时候很明显就可以看到，在命令提示符前端出现了一个myproject2的提示，而当我们执行deactivate脚本后，提示符消失，说明回到了正常的环境。

这样就比较明显了。

上面的两个例子演示的是直接使用系统版本python安装的虚拟环境，既然是虚拟环境，那么python的版本能不能切换呢？我们来尝试一下-p选项的用法。

C:\Users\Administrator>virtualenv --prompt (myproject3) -p python3.8 myproject3
PEP-514 violation in Windows Registry at HKEY_LOCAL_MACHINE/PythonCore/2.7/InstallPath error: missing
RuntimeError: failed to find interpreter for Builtin discover of python_spec='python3.8'

在上面的示例中，我尝试创建以python3.8来创建myproject3这个项目，但是失败了。它在系统里没有找到python3.8的版本。
我们知道，在windows中，不同的python是可以安装在不同的目录中，但是你系统使用哪个版本，就把哪个版本的路径添加到系统的环境变量最前面即可。刚才的例子里看到我目前使用的主版本是3.7.3，这个时候如果想要使用python3.8来创建虚拟环境的话，就需要告知3.8版本的实际路径：

C:\Users\Administrator>virtualenv --prompt (myproject3) -p  "D:\Program Files (x86)\Python38\python.exe" myproject3
created virtual environment CPython3.8.2.final.0-64 in 6798ms
  creator CPython3Windows(dest=C:\Users\Administrator\myproject3, clear=False, global=False)
  seeder FromAppData(download=False, pip=latest, setuptools=latest, wheel=latest, via=copy, app_data_dir=C:\Users\Administrator\AppData\Local\Temp\tmpxuz4d8ys\seed-app-data\v1)
  activators BashActivator,BatchActivator,FishActivator,PowerShellActivator,PythonActivator,XonshActivator

这个时候就可以创建成功了，这里有两点需要注意：

  1. 必须给出python.exe文件的绝对路径
  2. 路径中如果有空格，则必须使用双引号括起。

创建成功以后，我们尝试激活

C:\Users\Administrator>cd myproject3

C:\Users\Administrator\myproject3>Scripts\activate

(myproject3)C:\Users\Administrator\myproject3>python
Python 3.8.2 (tags/v3.8.2:7b3ab59, Feb 25 2020, 23:03:10) [MSC v.1916 64 bit (AMD64)] on win32
Type "help", "copyright", "credits" or "license" for more information.
>>>

可以看到，确实是3.8.2版本的Python，此时新版本的虚拟环境创建成功。

基本用法就是这么两个，linux系统下的操作和这里的类似，大家可以自己去尝试一下，如果有遇到什么问题可以留言和阿飞一起讨论。

实际使用的其他参数可以看一下下面的参数解析，写的比较详细，大家可以根据自己的需要来查看。

参数解析

如果将virtualenv的所有参数进行分类，主要分为下面几类：

1. 只用于输出信息的，包括下面几个：
  • --version 输出virtualenv版本信息
  • -h, --help  输出virtualenv帮助信息
  • --with-traceback，在创建虚拟环境失败的时候，输出追踪信息。
  • -v, --verbose，设置输出信息等级，一般用于增加信息输出等级，默认值是2
  • -q, --quit，设置输出信息等级，一般用于降低信息输出等级，默认值是0

最后两个选项这里要解释一下，信息输出等级指的是virtualenv在执行命令过程中输出的信息等级，分为5个类，对应的值分别是：

  • CRITICAL 0  灾难级信息
  • ERROR 1 错误级信息
  • WARNING 2 警告级信息
  • INFO 3 普通信息
  • DEBUG 4调试信息
  • NOTEST 5 非测试信息

也就是说-q/--quit是将信息级别设置为CRITICAL，即只有灾难级信息才会输出，-v/--verbose 后面跟上对应的值，即可调整对应的信息级别。例如-v 4，即将信息级别调整为DEBUG级别。

2. 通用设置

即在使用virualenv命令的时候全局通用的配置，主要有：

  • --app-data  APP_DATA  用于配置virutalenv使用的缓存目录，默认是，对于windows系统通常是%USERPROFILE%\AppData\Local\Temp这个目录，对于linux系统是/tmp目录。
  • --clear-app-data  virtualenv启动的时候使用空的app数据目录，默认值False，即默认使用缓存目录，便于加快虚拟环境创建。
3. 发现

发现这个配置是用来查找目标Python解释器的，当你创建虚拟环境的时候，你的虚拟环境以哪个Python解释器版本作为模板来创建呢？这个时候就需要用到发现这个组件来查找了。对应的选项有：

  • --discovery {builtin} 解释器发现方法，默认值builtin，即内置的发现组件。现在好像只有这一个可以选择。也就是说，这个选项目前对于普通用户来说没什么用。除非你能够自己实现一个发现组件。
  • -p py, --python py，用于创建虚拟环境的目标python解释器，即以这个参数指定的python解释器版本来创建虚拟环境。默认值是你当前安装virutalenv的python解释器。它有两种格式，分别是：
    I. python解释器的绝对路径。
    II. python版本的字符串表示，字符串的格式是{实现名称}{版本}{架构}，例如python3.8.1, cpython3等。
4. 创造器（creator）

创造器在virtualenv里的作用是，实际执行虚拟环境创建过程的工具。它对应的选项有：

  • --creator {builtin, cpyhon3-win, venv}，即通过哪个python解释器来创建虚拟环境，默认是builtin，即安装virtualenv的python版本。
  • dest，即安装虚拟环境的目标目录，可以使用相对路径和绝对路径
  • --clear，当目标目录存在的时候，会移除目标目录，或者覆盖目标文件，默认值False
  • --system-site-packages， 允许虚拟环境访问系统site-packages目录，默认值False
  • --copies， --always-copy，使用复制而不是链接来创建虚拟环境，即使平台的默认配置是使用链接的方式。默认值True。创建虚拟环境有两种方式，第一种是复制模板Python里的文件到虚拟环境中，第二种方式是从模板Python那里创建软链接到虚拟环境中，第二种速度更快，但是虚拟环境受到模板Python的影响也更大。因此一般推荐使用copy的方式。
5. 种子器（seeder）

种子器指的是什么呢？我们知道python的包管理软件是pip，但是还有另外两个管理软件，分别是setuptools和wheel。而种子器就是决定虚拟环境中，安装这三个软件中的哪几个。有了包管理软件，才能安装更多的包。就像种子发芽成熟后能结出更多的种子。所以叫seeder这样一个名字。对应的选项有：

  • --seeder {app-data, pip}，种子包安装方法，默认值app-data，即从缓存目录里安装。
  • --no-seed， --without-pip，即不安装种子包（默认值False）
  • --download 从PyPI上下载安装最新版本的pip/setuptools/wheel，默认值False
  • --no-download， --never-download，不下载最新版的pip/setuptools/wheel，默认值True
  • --extrea-search-dir，种除了默认的Python安装的包以外，种子器可能会使用的包含其他包的路径，默认值是[]
  • --pip version, --wheel version， --setuptools version，要安装的pip，wheel，setuptools版本，默认值都是latest
  • --no-pip，--no-wheel，--no-setuptools，不安装pip，wheel，setuptools，默认值都是False
  • --symlink-app-data，从app-data目录链接python包到虚拟环境（目前还不支持，要求种子pip>=19.3，默认值False）
6. 启动器（activator）

虚拟环境配置好以后，我们怎么进入到虚拟环境，以及怎么让虚拟环境里的配置生效呢？这个时候就需要用到启动器了，启动器的作用是，在shell或者系统的环境变量里面，把虚拟环境的可执行命令路径添加到最前面。保证在虚拟环境中，最先找到的命令是虚拟环境里的命令。同样的，当虚拟环境用完以后，我们需要回到正常的环境，这个时候还需要提供虚拟环境的关闭功能。这两个功能都是在启动器里实现的。它对应的配置选项有：

  • --activator comma_sep_list， 要生成的启动器列表，用逗号分隔。因为你在不同的系统中使用的是不同的shell，例如linux中有bash、tcsh、dash、zsh等，windows中有powershell，cmd等。因此针对不同的环境需要使用不同的启动器。这个参数就是让你说明你要生成哪些环境的启动器。
  • --prompt prompt，在进入到虚拟环境的时候，一般都会在命令提示符的最前面标识出虚拟环境的名称，便于区分实际环境和虚拟环境。而这个名称就是通过这个参数来配置的。


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