關於Python虛擬環境與包管理你應該知道的事

時間  2019-12-04
標籤 關於 python 虛擬環境 包管 應該 知道 欄目 Python 简体版
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關於我
編程界的一名小程序猿，目前在一個創業團隊任team lead，技術棧涉及Android、Python、Java和Go，這個也是咱們團隊的主要技術棧。 聯繫：hylinux1024@gmail.comhtml

Python擁有大量的第三方庫，引用這些庫也很是方便，經過pip install就能夠將這些第三方庫安裝到本地Python庫文件目錄中，而後就能夠import到項目中，極大地提高了開發者的編碼效率。
但這也帶來了一個問題：當A項目和B項目同時引用Lib庫，而A項目須要Lib版本是1.0，B項目須要Lib的版本是2.0。這樣在使用pip install命令將Lib直接安裝到本地全局環境中就會發生衝突，有可能會致使A和B的運行環境沒法同時獲得知足而運行失敗。python

因而虛擬環境(virtualenv)就出現了。它的核心思想就是爲每一個項目提供獨立的運行環境，這樣不一樣的項目依賴庫就不會衝突。linux

0x00 使用venv+pip

一、建立venv

安裝虛擬環境也很是簡單，可使用venv模塊，例如在項目目錄中使用Python3建立一個虛擬環境shell

➜ python3 -m venv venv
複製代碼

因而在項目目錄中就多了一個venv的文件目錄。這個目錄就是該項目的虛擬環境。編程

要使用虛擬環境就必須激活flask

➜ source venv/bin/activate
複製代碼

而後在命令行中就會出現小程序

(venv) ➜  
複製代碼

說明虛擬環境已經激活。bash

要取消虛擬環境，使用ide

(venv) ➜ deactivate
複製代碼

二、使用pip install/uninstall

激活虛擬環境後就可使用pip命令安裝項目的依賴庫。例如工具

(venv) ➜ pip install requests
複製代碼

pip會將requests安裝到venv/lib/python3.7/site-packages目錄中。

要卸載依賴庫

(venv) ➜ pip uninstall requests
複製代碼

三、pip list

要查看venv中安裝了哪些依賴庫

(venv) ➜ pip list
Package        Version 
-------------- --------
beautifulsoup4 4.7.1   
certifi        2019.3.9
requests        2.21.0    
複製代碼

四、pip freeze

使用pip freeze能夠將依賴庫列表保存到一個requirements.txt文件，可讓其餘項目的協做者能夠快速地創建項目的運行環境。

(venv) ➜ pip freeze > requirements.txt
複製代碼

因而要安裝項目依賴

(venv) ➜ pip install -r requirements.txt
複製代碼

這樣就能夠創建一個統一的運行環境了。

五、venv+pip方案存在的問題

到目前爲止一切都運行良好，這應該是不錯的解決方案了吧。實際上這種方案我一直都在使用，目前也是，也並無遇到什麼問題。
直到有一天有人說使用venv+pip也不能保證個人運行環境的一致性和可靠性。 他的理由也很簡單，項目的庫環境是依賴requirements.txt，而requirements.txt中庫有沒有指定版本號，這樣在使用pip install -r requirements.txt的時候也會致使安裝不肯定的版本。

例如

beautifulsoup4  
certifi        
requests        
複製代碼

固然能夠爲每一個庫指定確切的版號來解決，因而

beautifulsoup4 4.7.1   
certifi        2019.3.9
requests        2.21.0 
複製代碼

這樣作能夠解決上面的問題，可是若是某個第三方庫修補了一個漏洞，要使用pip install --upgrade更新這些依賴庫的話，就不是那麼容易了。

還有一個問題requirements.txt中的依賴庫也有可能會出現版本號衝突。 狀況是這樣：

ALib -> sublib_1.0
BLib -> sublib_2.1
複製代碼

ALib和BLib同時依賴於sublib，但它們依賴的版本不同，最終在使用pip install -r requirements.txt也可能會由於依賴庫中的子依賴庫版本不兼容而致使項目運行失敗。

因而就出現了pipenv

0x01 pipenv

說實話在這以前我一直都是使用venv+pip，當看到上面的問題以後，我以爲有必要了解一下pipenv。

一、安裝pipenv

➜ pip install pipenv
複製代碼

一旦安裝完成就會引用兩個文件，Pipfile和Pipfile.lock。前者是用於取代requirements.txt文件的，後者則是用於保證依賴庫的肯定性和一致性。

實際上，pipenv命令底層也是封裝了pip和venv的操做，並提供了一套簡單的交互命令。

建立虛擬環境

要在項目目錄下(如pipenvdemo)使用

➜ pipenv shell
複製代碼

當出現相似如下信息時說明虛擬環境建立並激活成功，固然還可使用--two或--three參數指定使用Python2仍是Python3來建立，也可使用肯定的Python版本號如--python3.7

➜ pipenv shell --three

➜ pipenv shell --python3.7
複製代碼

因爲我電腦本地Python環境是3.7，因此這裏直接默認它會指向本地默認版本

Creating a virtualenv for this project…
Pipfile: /Users/mac/PycharmProjects/pipenvdemo/Pipfile
Using /usr/local/opt/python/bin/python3.7 (3.7.3) to create virtualenv…
⠋ Creating virtual environment...Already using interpreter /usr/local/opt/python/bin/python3.7
Using base prefix '/usr/local/Cellar/python/3.7.3/Frameworks/Python.framework/Versions/3.7'
New python executable in /Users/mac/.local/share/virtualenvs/pipenvdemo-fHPp2Wq9/bin/python3.7
Also creating executable in /Users/mac/.local/share/virtualenvs/pipenvdemo-fHPp2Wq9/bin/python
Installing setuptools, pip, wheel...
done.

✔ Successfully created virtual environment!
Virtualenv location: /Users/mac/.local/share/virtualenvs/pipenvdemo-fHPp2Wq9
Creating a Pipfile for this project…
Launching subshell in virtual environment…
 . /Users/mac/.local/share/virtualenvs/pipenvdemo-fHPp2Wq9/bin/activate
複製代碼

同時在項目目錄下(如pipenvdemo)生成一個Pipfile文件。相似的，命令行也會出現如下樣式

(pipenvdemo) ➜ pipenvdemo
複製代碼

其中Pipfile的內容爲

[[source]]
name = "pypi"
url = "https://pypi.org/simple"
verify_ssl = true

[dev-packages]

[packages]

[requires]
python_version = "3.7"
複製代碼

二、pipenv install

當要安裝第三方庫當時候就直接使用pipenv install命令，如下指定flask版本號進行安裝。

➜ pipenv install flask==1.0.1
複製代碼

也能夠不指定版本號

➜ pipenv install flask
複製代碼

終端會出現相似如下信息

Installing flask==1.0.1…
Adding flask to Pipfile's [packages]… ✔ Installation Succeeded Pipfile.lock not found, creating… Locking [dev-packages] dependencies… Locking [packages] dependencies… ⠙ Locking... 複製代碼

還可使用--dev參數用於安裝開發環境依賴的庫

➜ pipenv install pytest --dev
複製代碼

在項目目錄又生成了另外一文件Pipfile.lock，而且Pipfile文件也會更新

[[source]]
name = "pypi"
url = "https://pypi.org/simple"
verify_ssl = true

[dev-packages]
pytest = "*"

[packages]
flask = "==1.0.1"

[requires]
python_version = "3.7"
複製代碼

看到在[packages]標籤下列出了依賴庫flask和版本號，上面還有一個[dev-packages]是用於標示開發版本依賴庫，這樣能夠用於區分生產環境和開發環境。只有在命令中使用了--dev參數纔會安裝[dev-packages]下列出的依賴庫。

Pipfile.lock文件的內容要豐富一些，主要是包含了依賴庫(包括子依賴庫)的版本號以及文件hash的信息，從而能夠保證依賴庫是肯定的。

{
    "_meta": {
        "hash": {
            "sha256": "3bba1f1c4de8dd6f8d132dda17cd3c720372a1eed94b9523b9c23013e951c8ae"
        },
        "pipfile-spec": 6,
        "requires": {
            "python_version": "3.7"
        },
        "sources": [
            {
                "name": "pypi",
                "url": "https://pypi.org/simple",
                "verify_ssl": true
            }
        ]
    },
    "default": {
        "click": {
            "hashes": [
                "sha256:2335065e6395b9e67ca716de5f7526736bfa6ceead690adf616d925bdc622b13",
                "sha256:5b94b49521f6456670fdb30cd82a4eca9412788a93fa6dd6df72c94d5a8ff2d7"
            ],
            "version": "==7.0"
        },
        "flask": {
            "hashes": [
                "sha256:cfc15b45622f9cfee6b5803723070fd0f489b3bd662179195e702cb95fd924c8",
                "sha256:dbe2a9f539f4d0fe26fa44c08d6e556e2a4a4dd3a3fb0550f39954cf57571363"
            ],
            "index": "pypi",
            "version": "==1.0.1"
        },
        "itsdangerous": {
            "hashes": [
                "sha256:321b033d07f2a4136d3ec762eac9f16a10ccd60f53c0c91af90217ace7ba1f19",
                "sha256:b12271b2047cb23eeb98c8b5622e2e5c5e9abd9784a153e9d8ef9cb4dd09d749"
            ],
            "version": "==1.1.0"
        },
        "jinja2": {
            "hashes": [
                "sha256:065c4f02ebe7f7cf559e49ee5a95fb800a9e4528727aec6f24402a5374c65013",
                "sha256:14dd6caf1527abb21f08f86c784eac40853ba93edb79552aa1e4b8aef1b61c7b"
            ],
            "version": "==2.10.1"
        },
        "markupsafe": {
            "hashes": [
                "sha256:00bc623926325b26bb9605ae9eae8a215691f33cae5df11ca5424f06f2d1f473",
                "sha256:09027a7803a62ca78792ad89403b1b7a73a01c8cb65909cd876f7fcebd79b161",
                "sha256:09c4b7f37d6c648cb13f9230d847adf22f8171b1ccc4d5682398e77f40309235",
                "sha256:1027c282dad077d0bae18be6794e6b6b8c91d58ed8a8d89a89d59693b9131db5",
                "sha256:24982cc2533820871eba85ba648cd53d8623687ff11cbb805be4ff7b4c971aff",
                "sha256:29872e92839765e546828bb7754a68c418d927cd064fd4708fab9fe9c8bb116b",
                "sha256:43a55c2930bbc139570ac2452adf3d70cdbb3cfe5912c71cdce1c2c6bbd9c5d1",
                "sha256:46c99d2de99945ec5cb54f23c8cd5689f6d7177305ebff350a58ce5f8de1669e",
                "sha256:500d4957e52ddc3351cabf489e79c91c17f6e0899158447047588650b5e69183",
                "sha256:535f6fc4d397c1563d08b88e485c3496cf5784e927af890fb3c3aac7f933ec66",
                "sha256:62fe6c95e3ec8a7fad637b7f3d372c15ec1caa01ab47926cfdf7a75b40e0eac1",
                "sha256:6dd73240d2af64df90aa7c4e7481e23825ea70af4b4922f8ede5b9e35f78a3b1",
                "sha256:717ba8fe3ae9cc0006d7c451f0bb265ee07739daf76355d06366154ee68d221e",
                "sha256:79855e1c5b8da654cf486b830bd42c06e8780cea587384cf6545b7d9ac013a0b",
                "sha256:7c1699dfe0cf8ff607dbdcc1e9b9af1755371f92a68f706051cc8c37d447c905",
                "sha256:88e5fcfb52ee7b911e8bb6d6aa2fd21fbecc674eadd44118a9cc3863f938e735",
                "sha256:8defac2f2ccd6805ebf65f5eeb132adcf2ab57aa11fdf4c0dd5169a004710e7d",
                "sha256:98c7086708b163d425c67c7a91bad6e466bb99d797aa64f965e9d25c12111a5e",
                "sha256:9add70b36c5666a2ed02b43b335fe19002ee5235efd4b8a89bfcf9005bebac0d",
                "sha256:9bf40443012702a1d2070043cb6291650a0841ece432556f784f004937f0f32c",
                "sha256:ade5e387d2ad0d7ebf59146cc00c8044acbd863725f887353a10df825fc8ae21",
                "sha256:b00c1de48212e4cc9603895652c5c410df699856a2853135b3967591e4beebc2",
                "sha256:b1282f8c00509d99fef04d8ba936b156d419be841854fe901d8ae224c59f0be5",
                "sha256:b2051432115498d3562c084a49bba65d97cf251f5a331c64a12ee7e04dacc51b",
                "sha256:ba59edeaa2fc6114428f1637ffff42da1e311e29382d81b339c1817d37ec93c6",
                "sha256:c8716a48d94b06bb3b2524c2b77e055fb313aeb4ea620c8dd03a105574ba704f",
                "sha256:cd5df75523866410809ca100dc9681e301e3c27567cf498077e8551b6d20e42f",
                "sha256:e249096428b3ae81b08327a63a485ad0878de3fb939049038579ac0ef61e17e7"
            ],
            "version": "==1.1.1"
        },
        "werkzeug": {
            "hashes": [
                "sha256:865856ebb55c4dcd0630cdd8f3331a1847a819dda7e8c750d3db6f2aa6c0209c",
                "sha256:a0b915f0815982fb2a09161cb8f31708052d0951c3ba433ccc5e1aa276507ca6"
            ],
            "version": "==0.15.4"
        }
    },
    "develop": {}
}
複製代碼

三、pipenv lock

假設咱們要把項目發佈到生產環境了，這時就要使用pipenv lock命令

➜ pipenv lock
複製代碼

終端會出現相似以下信息

Locking [dev-packages] dependencies…
✔ Success!
Locking [packages] dependencies…
複製代碼

這個命令會建立或更新Pipfile.lock文件，須要注意的是咱們不該該手動修改此文件。

而後就能夠在生產環境中使用如下命令恢復環境

➜ pipenv install --ignore-pipfile
複製代碼

指定--ignore-pipfile參數的意思是，只要恢復Pipfile.lock的列表的依賴庫和子依賴庫。若是要恢復開發環境中的依賴庫，即安裝[dev-packages]下面的依賴庫，可使用

➜ pipenv install --dev
複製代碼

以上就是pipenv的簡單用法。

四、pipenv graph

如今再來看看前面提到的問題

ALib -> sublib_1.0
BLib -> sublib_2.1
複製代碼

A和B模塊都依賴同一個庫，但依賴庫的版本號不同。這時使用pipenv install就出現相似如下信息

Warning: Your dependencies could not be resolved. You likely have a mismatch in your sub-dependencies.
  You can use $ pipenv install --skip-lock to bypass this mechanism, then run $ pipenv graph to inspect the situation.
Could not find a version that matches sublib=1.0,sublib=2.1
複製代碼

可使用

➜ pipenv graph
複製代碼

查看當前項目依賴庫及其子依賴庫信息，以樹層級方式進行展現

Flask==1.0.1
  - click [required: >=5.1, installed: 7.0]
  - itsdangerous [required: >=0.24, installed: 1.1.0]
  - Jinja2 [required: >=2.10, installed: 2.10.1]
    - MarkupSafe [required: >=0.23, installed: 1.1.1]
  - Werkzeug [required: >=0.14, installed: 0.15.4]
pytest==4.6.2
  - atomicwrites [required: >=1.0, installed: 1.3.0]
  - attrs [required: >=17.4.0, installed: 19.1.0]
  - importlib-metadata [required: >=0.12, installed: 0.17]
    - zipp [required: >=0.5, installed: 0.5.1]
  - more-itertools [required: >=4.0.0, installed: 7.0.0]
  - packaging [required: Any, installed: 19.0]
    - pyparsing [required: >=2.0.2, installed: 2.4.0]
    - six [required: Any, installed: 1.12.0]
  - pluggy [required: >=0.12,<1.0, installed: 0.12.0]
    - importlib-metadata [required: >=0.12, installed: 0.17]
      - zipp [required: >=0.5, installed: 0.5.1]
  - py [required: >=1.5.0, installed: 1.8.0]
  - six [required: >=1.10.0, installed: 1.12.0]
  - wcwidth [required: Any, installed: 0.1.7]
複製代碼

本例中咱們安裝了flask和pytest，pipenv graph命令展現了它們各自須要的依賴。還能夠加上--reverse參數

➜ pipenv graph --reverse
複製代碼

使用這個參數能夠很方便的分析出衝突的庫。

atomicwrites==1.3.0
  - pytest==4.6.2 [requires: atomicwrites>=1.0]
attrs==19.1.0
  - pytest==4.6.2 [requires: attrs>=17.4.0]
click==7.0
  - Flask==1.0.1 [requires: click>=5.1]
itsdangerous==1.1.0
  - Flask==1.0.1 [requires: itsdangerous>=0.24]
MarkupSafe==1.1.1
  - Jinja2==2.10.1 [requires: MarkupSafe>=0.23]
    - Flask==1.0.1 [requires: Jinja2>=2.10]
more-itertools==7.0.0
  - pytest==4.6.2 [requires: more-itertools>=4.0.0]
pip==19.1.1
py==1.8.0
  - pytest==4.6.2 [requires: py>=1.5.0]
pyparsing==2.4.0
  - packaging==19.0 [requires: pyparsing>=2.0.2]
    - pytest==4.6.2 [requires: packaging]
setuptools==41.0.1
six==1.12.0
  - packaging==19.0 [requires: six]
    - pytest==4.6.2 [requires: packaging]
  - pytest==4.6.2 [requires: six>=1.10.0]
wcwidth==0.1.7
  - pytest==4.6.2 [requires: wcwidth]
Werkzeug==0.15.4
  - Flask==1.0.1 [requires: Werkzeug>=0.14]
wheel==0.33.4
zipp==0.5.1
  - importlib-metadata==0.17 [requires: zipp>=0.5]
    - pluggy==0.12.0 [requires: importlib-metadata>=0.12]
      - pytest==4.6.2 [requires: pluggy>=0.12,<1.0]
    - pytest==4.6.2 [requires: importlib-metadata>=0.12]
複製代碼

五、其它命令

刪除一個依賴包

➜ pipenv uninstall numpy
複製代碼

刪除全部依賴庫

➜ pipenv uninstall --all

➜ pipenv uninstall --all-dev
複製代碼

--all-dev是指定刪除全部開發環境的依賴。

查看venv目錄路徑

➜ pipenv --venv

/Users/mac/.local/share/virtualenvs/pipenvdemo-fHPp2Wq9
複製代碼

查看當前項目路徑

➜ pipenv --where

/Users/mac/PycharmProjects/pipenvdemo
複製代碼

0x02 總結一下

從目前使用pip+venv的包管理工具遇到的問題出發，提到這種方式遇到的問題是依賴庫以及它們的子依賴庫又可能會出現版本衝突以及管理的問題。因而有人提出新的包管理工具pipenv。它有兩個核心文件Pipfile和Pipfile.lock文件，前者用於指定當前項目中的直接依賴庫信息，然後者則指定了依賴的依賴的庫信息，經過依賴的hash值以及版本號來肯定依賴庫的一致性。

0x03 參考引用

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