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12. 虚拟环境和软件包

12.1. 介绍

Python应用程序通常会使用不作为标准库一部分的包和模块。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特定的错误,或者可能使用库的界面的过时版本编写应用程序。

这意味着一个Python安装不可能满足每个应用程序的要求。如果应用程序A需要版本1.0的特定模块,但应用程序B需要版本2.0,则要求是冲突和安装版本1.0或2.0将使一个应用程序无法运行。

此问题的解决方案是创建一个 virtual environment,一个自包含的目录树,包含特定版本的Python的Python安装以及一些额外的包。

不同的应用程序可以使用不同的虚拟环境。为了解决先前冲突的需求的示例,应用A可以具有其自己的虚拟环境,其具有版本1.0,而应用B具有带有版本2.0的另一个虚拟环境。如果应用程序B需要将库升级到3.0版本,则不会影响应用程序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 venvvenv 通常会安装您可用的最新版本的Python。如果您的系统上有多个版本的Python,您可以通过运行 python3 或任何您想要的版本来选择特定的Python版本。

要创建虚拟环境,请确定要放置它的目录,并将 venv 模块作为具有目录路径的脚本运行:

python3 -m venv tutorial-env

这将创建 tutorial-env 目录(如果它不存在),并在其中创建目录,其中包含Python解释器的副本,标准库和各种支持文件。

创建虚拟环境后,您可以激活它。

在Windows上,运行:

tutorial-env\Scripts\activate.bat

在Unix或MacOS上,运行:

source tutorial-env/bin/activate

(这个脚本是为bash shell编写的,如果你使用 cshfish shell,你应该使用替代的 activate.cshactivate.fish 脚本。)

激活虚拟环境将更改您的shell的提示以显示您正在使用的虚拟环境,并修改环境,以便运行的 python 将获得您的特定版本和Python的安装。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']
>>>

12.3. 使用pip管理包

您可以使用名为 pip 的程序安装,升级和删除软件包。默认情况下,pip 将从Python包索引<https://pypi.python.org/pypi>安装包。您可以通过在Web浏览器中转到它来浏览Python包索引,或者您可以使用 pip 的有限搜索功能:

(tutorial-env) $ pip search astronomy
skyfield               - Elegant astronomy for Python
gary                   - Galactic astronomy and gravitational dynamics.
novas                  - The United States Naval Observatory NOVAS astronomy library
astroobs               - Provides astronomy ephemeris to plan telescope observations
PyAstronomy            - A collection of astronomy related tools for Python.
...

pip 有许多子命令:“搜索”,“安装”,“卸载”,“冻结”等(有关 pip 的完整文档,请参阅 安装Python模块 指南)。

您可以通过指定软件包名称来安装软件包的最新版本:

(tutorial-env) $ 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称,然后是 == 和版本号来安装包的特定版本:

(tutorial-env) $ 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 将注意到已请求的版本已经安装并且什么都不做。您可以提供不同的版本号以获取该版本,也可以运行 pip install --upgrade 将软件包升级到最新版本:

(tutorial-env) $ 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

pip uninstall 后跟一个或多个包名称将从虚拟环境中删除这些包。

pip show 将显示有关特定包的信息:

(tutorial-env) $ 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:

pip list 将显示在虚拟环境中安装的所有软件包:

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

pip freeze 将生成已安装软件包的类似列表,但输出使用 pip install 预期的格式。一个常见的惯例是将此列表放在 requirements.txt 文件中:

(tutorial-env) $ 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提供。然后用户可以用 install -r 安装所有必需的包:

(tutorial-env) $ 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 有更多的选择。有关 pip 的完整文档,请参阅 安装Python模块 指南。当你编写了一个包并希望在Python包索引上可用时,请参考 分发Python模块 指南。