虚拟开发环境搭建

本节讲解了什么是虚拟开发环境以及虚拟开发环境的功能，它用于解决版本依赖的问题，讲解了如何使用 virtualenv 命令创建、激活一个虚拟开发环境。

1. 什么是虚拟开发环境

虚拟开发环境是一个隔离的运行环境，每个运行环境中包含有一套独立的组件：Python 解释器、各种第三方包。每个运行环境中包含的组件是私有的、不共享的，因此运行环境之间是隔离的。

使用 Python 开发一个项目，需要安装各种第三方包，项目有可能依赖特定版本的第三方包。例如，项目 A 依赖 3.5.3 版本的 redis 包，而项目 B 依赖 3.0.0 版本的 redis 包。通过为项目 A 和项目 B 分别设置一个虚拟开发环境，项目 A 的虚拟开发环境中包含 3.5.3 版本的 redis 包，项目 B 的虚拟开发环境中包含 3.0.0 版本的 redis 包，从而解决了第三方包的版本依赖问题。

2. 不同版本的包带来的问题

2.1 不同版本的包

默认情况下，使用 pip3 安装包时，会安装包的最新版本，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 安装 redis 包会默认安装最新的 3.5.3 版本。

但某些情况下，出于兼容性的考虑，程序只能使用特定版本的 redis 包，需要使用 pip3 安装包的特定版本，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

指定选项 redis==3.0.0，会安装 redis 3.0.0 版本。

2.2 带来的问题

因为应用程序可能依赖特定版本的包，当系统中存在多个项目时，可能会出现冲突。例如：

有两个项目：项目 A 和项目 B；
项目 A 依赖于 redis-3.5.3；
项目 B 依赖于 redis-3.0.0。

如果，需要同时进行两个项目的开发，则必须：

开发项目 A 时，卸载系统中现有的 redis 包，安装 redis-3.5.3；
开发项目 B 时，卸载系统中现有的 redis 包，安装 redis-3.0.0。

在两个项目之间切换时，用户需要频繁的安装和卸载 redis 包，显然是很不合理的。

那么，这种不合理应该如何解决呢？

在 Python 开发中有个神器叫做 virtual 就是专门用来解决问题的，下面我们就来看下 virtual 这个神器到底神在哪里？

3. 使用 virtual 解决冲突

上面我们说到，不同的项目依赖不同的包很有可能造成项目冲突问题，而 virtual 则正是为了解决这个问题而诞生的：

virtualenv 命令可以创建一个隔离的运行环境：

每个运行环境中包含有一套组件：Python 解释器、各种第三方包；
每个运行环境中包含的组件是私有的、不共享的；
因此运行环境之间是隔离的。

针对 2.2 小节中项目依赖的问题，使用 virtualenv 的解决方法如下图所示：

图片描述

使用 virtualenv 为项目 A 创建一个隔离环境，隔离环境中包括 python 解释器和 redis-3.5.3。使用 virtualenv 为项目 B 创建一个隔离环境，隔离环境中包括 python 解释器和 redis-3.0.0。

如果，需要同时进行两个项目的开发，则开发项目 A 时，进入项目 A 的虚拟环境，开发项目 B 时，进入项目 B 的虚拟环境，也可以同时打开两个终端，分别进行项目 A 和项目 B 的虚拟环境，同时进行两者的项目开发。每一个虚拟环境中的 Python 版本，包版本互不影响，自然完美解决了冲突问题。

4. virtualenv 的使用

既然知道了有 virtualenv 这个神器，那么我们就要把它用在我们的实际开发中去，下面我们就演示一下 virtualenv 如何使用：

4.1 安装 virtualenv

在 linux 下，使用 apt 命令安装 virtualenv：

$ sudo apt install virtualenv

或者，使用 pip3 命令安装 virtualenv：

$ sudo pip3 install virtualenv

4.2 安装一个纯净的虚拟环境

假设用户是 guest，当前目录是 /home/guest：

$ pwd
/home/guest

现在希望创建一个虚拟环境 pure，将虚拟环境的 python 和第三方包存放在 /home/guest/pure 目录下:

$ 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.

选项 -p python3，表示 Python 有两个版本 python2 和 python3，指定虚拟环境中的 python 版本为 python3；选项 --no-site-packages，表示不安装任何所第三方包，得到了一个不带任何第三方包的 “纯净” 的 Python 运行环境。选项 pure，表示将虚拟环境的 python 和第三方包存放在 pure 目录下，注意，创建虚拟环境后，不可以再移动虚拟环境目录 pure 的位置。

4.3 虚拟环境 pure 的内容

使用 virtualenv 命令创建虚拟环境，创建的目录 pure 中的内容如下：

图片描述

目录 pure 中包含的文件功能如下表所示：

文件名	功能
bin	存放 python3、pip3 等程序
lib	存放第三方库
bin/activate	进入虚拟环境的脚本

4.4 进入虚拟环境

$ source pure/bin/activate

bin/activate 是进行虚拟化环境的脚本；
使用 source 命令执行 bin/activate 脚本。

bin/activate 执行成功后，shell 的命令提示符变为：

(pure) $

原先的提示符是 $，现在是(pure) $；
提示用户现在处于 pure 环境中，此时输入 python3；
执行的 python3 命令是 pure/bin/python3；

而不是系统的 /usr/bin/python3 。

4.5 在虚拟环境中安装指定版本的包

在 pure 环境中，安装指定版本的 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

版本为 3.0.0 的 redis 会被安装到 pure 目录下：

(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 环境下所有的第三方包被安装到 pure/lib/python3.6/site-packages 目录中去，目录 redis-3.0.0.dist-info 表示当前安装在 pure 环境中的 redis 的版本是 3.0.0。

4.6 退出虚拟环境

在虚拟环境中，执行 deactivate，会退出虚拟环境：

(pure) $ deactivate

bin/deactivate 执行成功后，shell 的命令提示符变为：

原先的提示符是 (pure) $，现在是 $；
提示用户现在处于系统环境中，此时输入 python3；

执行的 python3 命令是系统的 /usr/bin/python3；
而不是 pure/bin/python3。

5. 小结

本节讲解了什么是虚拟开发环境以及虚拟开发环境的功能，使用思维导图总结如下：

图片描述