虛擬開發(fā)環(huán)境搭建

本節(jié)講解了什么是虛擬開發(fā)環(huán)境以及虛擬開發(fā)環(huán)境的功能，它用于解決版本依賴的問題，講解了如何使用 virtualenv 命令創(chuàng)建、激活一個虛擬開發(fā)環(huán)境。

1. 什么是虛擬開發(fā)環(huán)境

虛擬開發(fā)環(huán)境是一個隔離的運行環(huán)境，每個運行環(huán)境中包含有一套獨立的組件：Python 解釋器、各種第三方包。每個運行環(huán)境中包含的組件是私有的、不共享的，因此運行環(huán)境之間是隔離的。

使用 Python 開發(fā)一個項目，需要安裝各種第三方包，項目有可能依賴特定版本的第三方包。例如，項目 A 依賴 3.5.3 版本的 redis 包，而項目 B 依賴 3.0.0 版本的 redis 包。通過為項目 A 和項目 B 分別設置一個虛擬開發(fā)環(huán)境，項目 A 的虛擬開發(fā)環(huán)境中包含 3.5.3 版本的 redis 包，項目 B 的虛擬開發(fā)環(huán)境中包含 3.0.0 版本的 redis 包，從而解決了第三方包的版本依賴問題。

2. 不同版本的包帶來的問題

2.1 不同版本的包

默認情況下，使用 pip3 安裝包時，會安裝包的最新版本，例如：

$ sudo pip3 install redis
Collecting redis
  Downloading redis-3.5.3-py2.py3-none-any.whl (61 kB)
     |████████████████████████████████| 72 kB 126 kB/s
Installing collected packages: redis
Successfully installed redis-3.5.3

可以看到使用 pip 安裝 redis 包會默認安裝最新的 3.5.3 版本。

但某些情況下，出于兼容性的考慮，程序只能使用特定版本的 redis 包，需要使用 pip3 安裝包的特定版本，例如：

$ sudo pip3 install redis==3.0.0
Collecting redis==3.0.0
  Downloading redis-3.0.0-py2.py3-none-any.whl (61 kB)
     |████████████████████████████████| 61 kB 137 kB/s
Installing collected packages: redis
Successfully installed redis-3.0.0

指定選項 redis==3.0.0，會安裝 redis 3.0.0 版本。

2.2 帶來的問題

因為應用程序可能依賴特定版本的包，當系統(tǒng)中存在多個項目時，可能會出現(xiàn)沖突。例如：

• 有兩個項目：項目 A 和 項目 B；
• 項目 A 依賴于 redis-3.5.3；
• 項目 B 依賴于 redis-3.0.0。

如果，需要同時進行兩個項目的開發(fā)，則必須：

• 開發(fā)項目 A 時，卸載系統(tǒng)中現(xiàn)有的 redis 包，安裝 redis-3.5.3；
• 開發(fā)項目 B 時，卸載系統(tǒng)中現(xiàn)有的 redis 包，安裝 redis-3.0.0。

在兩個項目之間切換時，用戶需要頻繁的安裝和卸載 redis 包，顯然是很不合理的。

那么，這種不合理應該如何解決呢？

在 Python 開發(fā)中有個神器叫做 virtual 就是專門用來解決問題的，下面我們就來看下 virtual 這個神器到底神在哪里？

3. 使用 virtual 解決沖突

上面我們說到，不同的項目依賴不同的包很有可能造成項目沖突問題，而 virtual 則正是為了解決這個問題而誕生的：

virtualenv 命令可以創(chuàng)建一個隔離的運行環(huán)境：

• 每個運行環(huán)境中包含有一套組件：Python 解釋器、各種第三方包；
• 每個運行環(huán)境中包含的組件是私有的、不共享的；
• 因此運行環(huán)境之間是隔離的。

針對 2.2 小節(jié)中項目依賴的問題，使用 virtualenv 的解決方法如下圖所示：

使用 virtualenv 為項目 A 創(chuàng)建一個隔離環(huán)境，隔離環(huán)境中包括 python 解釋器和 redis-3.5.3。使用 virtualenv 為項目 B 創(chuàng)建一個隔離環(huán)境，隔離環(huán)境中包括 python 解釋器和 redis-3.0.0。

如果，需要同時進行兩個項目的開發(fā)，則開發(fā)項目 A 時，進入項目 A 的虛擬環(huán)境，開發(fā)項目 B 時，進入項目 B 的虛擬環(huán)境，也可以同時打開兩個終端，分別進行項目 A 和項目 B 的虛擬環(huán)境，同時進行兩者的項目開發(fā)。每一個虛擬環(huán)境中的 Python 版本，包版本互不影響，自然完美解決了沖突問題。

4. virtualenv 的使用

既然知道了有 virtualenv 這個神器，那么我們就要把它用在我們的實際開發(fā)中去，下面我們就演示一下 virtualenv 如何使用：

4.1 安裝 virtualenv

在 linux 下，使用 apt 命令安裝 virtualenv：

$ sudo apt install virtualenv

或者，使用 pip3 命令安裝 virtualenv：

$ sudo pip3 install virtualenv

4.2 安裝一個純凈的虛擬環(huán)境

假設用戶是 guest，當前目錄是 /home/guest：

$ pwd
/home/guest

現(xiàn)在希望創(chuàng)建一個虛擬環(huán)境 pure，將虛擬環(huán)境的 python 和第三方包存放在 /home/guest/pure 目錄下:

$ virtualenv -p python3 --no-site-packages pure
Already using interpreter /usr/bin/python3
Using base prefix '/usr'
New python executable in /home/guest/pure/bin/python3
Also creating executable in /home/guest/pure/bin/python
Installing setuptools, pkg_resources, pip, wheel...done.

選項 -p python3，表示 Python 有兩個版本 python2 和 python3，指定虛擬環(huán)境中的 python 版本為 python3；選項 --no-site-packages，表示不安裝任何所第三方包，得到了一個不帶任何第三方包的 “純凈” 的 Python 運行環(huán)境。選項 pure，表示將虛擬環(huán)境的 python 和第三方包存放在 pure 目錄下，注意，創(chuàng)建虛擬環(huán)境后，不可以再移動虛擬環(huán)境目錄 pure 的位置。

4.3 虛擬環(huán)境 pure 的內(nèi)容

使用 virtualenv 命令創(chuàng)建虛擬環(huán)境，創(chuàng)建的目錄 pure 中的內(nèi)容如下：

目錄 pure 中包含的文件功能如下表所示：

4.4 進入虛擬環(huán)境

$ source pure/bin/activate

• bin/activate 是進行虛擬化環(huán)境的腳本；
• 使用 source 命令執(zhí)行 bin/activate 腳本。

bin/activate 執(zhí)行成功后，shell 的命令提示符變?yōu)椋?/p>

(pure) $

• 原先的提示符是 $，現(xiàn)在是(pure) $；
• 提示用戶現(xiàn)在處于 pure 環(huán)境中，此時輸入 python3；
• 執(zhí)行的 python3 命令是 pure/bin/python3；

• 而不是系統(tǒng)的 /usr/bin/python3 。

4.5 在虛擬環(huán)境中安裝指定版本的包

在 pure 環(huán)境中，安裝指定版本的 redis：

(pure) $ pip3 install redis==3.0.0
Collecting redis==3.0.0
  Downloading redis-3.0.0-py2.py3-none-any.whl (61 kB)
     |████████████████████████████████| 61 kB 137 kB/s
Installing collected packages: redis
Successfully installed redis-3.0.0

版本為 3.0.0 的 redis 會被安裝到 pure 目錄下：

(pure) $ ls pure/lib/python3.6/site-packages
easy_install.py       pkg_resources-0.0.0.dist-info  setuptools
pip                   __pycache__                    setuptools-49.2.0.dist-info
pip-20.1.1.dist-info  redis                          wheel
pkg_resources         redis-3.0.0.dist-info          wheel-0.34.2.dist-info

在 pure 環(huán)境下所有的第三方包被安裝到 pure/lib/python3.6/site-packages 目錄中去，目錄 redis-3.0.0.dist-info 表示當前安裝在 pure 環(huán)境中的 redis 的版本是 3.0.0。

4.6 退出虛擬環(huán)境

在虛擬環(huán)境中，執(zhí)行 deactivate，會退出虛擬環(huán)境：

(pure) $ deactivate

bin/deactivate 執(zhí)行成功后，shell 的命令提示符變?yōu)椋?/p>

$

• 原先的提示符是 (pure) $，現(xiàn)在是 $；
• 提示用戶現(xiàn)在處于系統(tǒng)環(huán)境中，此時輸入 python3；

• 執(zhí)行的 python3 命令是系統(tǒng)的 /usr/bin/python3；
• 而不是 pure/bin/python3。

5. 小結(jié)

本節(jié)講解了什么是虛擬開發(fā)環(huán)境以及虛擬開發(fā)環(huán)境的功能，使用思維導圖總結(jié)如下：