什么是環境

既然有所謂的 虛擬環境（Virtual Environment），那么首先有必要解釋一下，什么是環境。

這里的環境，指的就是 Python 代碼的運行環境。它應該包含以下信息：

• Python 解釋器，用哪個解釋器來執行代碼？
• Python 庫的位置，該去哪里 import 所需要的模塊呢？
• 可執行程序的位置，比如說安裝了 pip，那么 pip 命令是在哪里呢？

其中第 1 個是最主要的，后面 2 個基本是圍繞它確定的。

如果看了我在 安裝 Python 詳解 里對安裝后的文件夾的說明，應該很清楚了，就是：

• python.exe
• Lib 文件夾，包括其中的 site-packages
• Scripts 文件夾

sys.path

當我們說包的路徑就在 Lib 和 site-packages 文件夾里的時候，雖然大多數的情況下就是這樣的，但是實際上并不準確。

包的搜尋路徑是通過 Python 系統中的一個變量決定的，也就是 sys.path，我們先來打印一下看看：

>>> import sys >>> from pprint import pprint >>> pprint(sys.path) ['', # 注意，別忽視了第 1 個'C:UsersDavyAppDataLocalProgramsPythonPython38python38.zip','C:UsersDavyAppDataLocalProgramsPythonPython38DLLs','C:UsersDavyAppDataLocalProgramsPythonPython38lib','C:UsersDavyAppDataLocalProgramsPythonPython38','C:UsersDavyAppDataRoamingPythonPython38site-packages','C:UsersDavyAppDataLocalProgramsPythonPython38libsite-packages'] >>>“ pprint 是內置的 pretty-print 模塊，可以自動換行，讓打印結果好看一點。

注意：第 1 項是一個空字符串，它代表的是當前路徑，也就是你啟動程序的地方。比如說，我們默認情況下進入命令行就自動進入到當前用戶的目錄，例如 C:UsersDavy，那么當前目錄就是這個。

如果你還感到疑惑，可以用下面的語句打印出絕對路徑：

>>> import os.path >>> os.path.abspath('') 'C:UsersDavy'

除了第一項，這個列表里最常用的就是最后一項，這個在 Python 安裝詳解 中有過說明。

什么是虛擬環境

知道了什么是環境，再來理解什么是虛擬環境就非常容易了。

簡而言之，虛擬環境就是 Python 環境的一個副本。

要得到這么一個副本，首先：

• 要給它單獨找個文件夾存起來
• 要給它取個名字

這個文件夾的名字也就是這個虛擬環境的名字，在這個文件夾下面有這些東西：

• 一個 python.exe
• 一個 Scripts 目錄
• 一個 Lib 目錄

這里和普通環境有 2 點不一樣的地方：

• python.exe 也放在了 Scripts 目錄下面（原因下面會講）
• Lib 目錄下面只有 site-packages 目錄

讓我們來試一下。

venv 模塊

在 Python 2.x 的時候，創建虛擬環境還需要安裝第三方的 virtualenv，但是自從 Python 3.3 版本之后，標準庫里內置了 venv 模塊，可以用來創建虛擬環境。

在命令行中使用下面的命令來快速創建一個虛擬環境：

C:UsersDavy>python -m venv venvdemo

上面的命令會在當前目錄下，新建一個名為 venvdemo 的虛擬環境。里面的文件夾：

其中 Include 基本不用管，Lib 目錄下也沒什么特別的，主要就是 Scripts 目錄：

其中多出了 activate 和 deactivate 用來 激活 和 去激活 虛擬環境。

“ activate 有多個后綴的文件，適配多個環境，敲命令的時候不需要帶后綴

讓我們來激活試試:

C:UsersDavy>venvdemoScriptsactivate

注意到一點，激活的時候我們需要指定 activate 完整的路徑，因為它所在的目錄并不在 PATH 環境變量之中。

激活之后，我們就進入了虛擬環境，這時候不管是執行 python 還是 pip 針對的都是虛擬環境里面的。

其實這也沒什么神奇的操作，激活只不過就是把虛擬環境的 Scripts 目錄臨時添加到了 PATH 環境變量的第一位。

這里也解釋了，為啥要把 python.exe 也放到了 Scripts 目錄下，因為這樣只需要加一個路徑到環境變量中即可。

同時這也提醒我們注意，不是只有激活才能進入虛擬環境，我們如果把當前路徑切換到了虛擬環境的 Scripts 目錄下，啟動 python 也是在虛擬環境中了。

繼續打印一下 sys.path 看看：

(venvdemo) C:UsersDavy>python Python 3.8.1 (tags/v3.8.1:1b293b6, Dec 18 2019, 23:11:46) [MSC v.1916 64 bit (AMD64)] on win32 Type "help", "copyright", "credits" or "license" for more information. >>> from pprint import pprint >>> import sys >>> pprint(sys.path) ['','C:UsersDavyAppDataLocalProgramsPythonPython38python38.zip','C:UsersDavyAppDataLocalProgramsPythonPython38DLLs','C:UsersDavyAppDataLocalProgramsPythonPython38lib','C:UsersDavyAppDataLocalProgramsPythonPython38','C:UsersDavyvenvdemo','C:UsersDavyvenvdemolibsite-packages']

可以看到相對于上面普通的系統環境，最下面的兩條發生了變化，注意其中的第 4 條路徑 'C:UsersDavyAppDataLocalProgramsPythonPython38lib'，它正是標準庫的路徑。

我們在執行去激活的時候，就不用再指定完整的路徑了。

為什么要有虛擬環境

當我們安裝一個 Python 程序或者庫的時候，一般情況下我們雖然是想要安裝 1 個包，比如說， pip install django。然而實際安裝的都是一堆包。這些包默認都會安裝到 Python 環境的 site-packages 目錄下面。

下次再安裝其它包時，也是如此。因為同一個庫，只能在一個環境中存在一份，那么這其中如果發現了某個依賴包已經存在，只能大家公用。

這樣下去，說不定哪一天這中間就出現了版本不兼容。

使用虛擬環境

因為虛擬環境的必要性，現在大多數的 Python 開發工具都支持虛擬環境的相關操作。

具體每個工具有所不同，但是一般只需要注意一點即可：指定虛擬環境中 python.exe 的位置。一旦確定了它的位置，就確定了環境的位置。也就不用每次都去激活。

“ 仔細觀察，虛擬環境中的 python.exe 和系統中的 python.exe 并不完全一樣。

保存虛擬環境

我們知道在使用 pip install 的時候可以通過 -r 選項指定一個 requirements 文件，這樣就能批量安裝所有依賴。

在 requirements 里面可以精確的指定安裝包版本，有效地避免不兼容問題。

執行 pip freeze 可以把當前環境安裝的包以 requirements 的格式輸出。

(venvdemo) C:UsersDavy>pip freeze asgiref==3.2.3 Django==3.0.3 pytz==2019.3 sqlparse==0.3.0

把輸出結果保存到文件中就可以了，這樣我們就精確的得到當前環境的版本信息，可以再其它地方重建這個環境。

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總結

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