03 虛擬開發環境搭建
虛擬開發環境搭建
虛擬環境是近年來開發 Python Web 專案的必備前提，它就很好地解決了多個 Python 專案之間第三方模組版本衝突的問題，我們也會將其作為學習 Django 開發的一個基礎，後續的所有 Django 示例程式碼都會在虛擬環境中實驗。接下來我們會介紹什麼是虛擬環境以及如何使用虛擬環境。
1. 虛擬環境介紹
1.1 什麼是虛擬環境？
在我們第一次安裝好 Python 後，我們就有了一個全域性的 Python 環境， 也稱為系統環境。使用虛擬環境工具在全域性環境的基礎上可以建立多個相互獨立、互不影響的虛擬環境。這些虛擬環境本質上來說就是相互獨立的資料夾，裡面包含了 Python 直譯器和相關依賴的模組。
1.2 為什麼要使用虛擬環境？
在 Python 開發，特別是 Python Web 專案開發中，我們會使用大量的第三方模組。有時候開發中需要特定版本的模組。如果本地只有一個專案，我們直接用 pip install 安裝對應版本的模組即可，但是如果本地有多個專案，每個專案中可能會有模組衝突，或者 Python 版本的衝突，該如何解決這些問題呢？這個時候虛擬環境就可以派上用場了。
針對每個 Python 專案，我們可以指定一個虛擬環境，在這個虛擬環境中，我們準備好相應版本的 Python 直譯器，使用 pip 安裝專案依賴的第三方模組。這樣每個專案都有自己的環境和對應安裝好的第三方模組。每個專案的環境都互不干擾。當我們需要開發或者啟動某個專案時，使用命令進入對應的虛擬環境即可。這樣可以非常有效的解決上述多個專案之間包衝突的問題。
使用 Pycharm 進行 Python 專案開發時，虛擬環境已經成了標配。Pycharm 在建立 Python 專案時，會自動建立好相應的虛擬環境，並預設使用虛擬環境的 Python 直譯器。當然我們也可以自行選擇，但這說明了虛擬環境在 Python 開發中越來越重要。
2. Python 虛擬環境管理工具
2.1 virtualenv
從 Python 3.3 開始 virtualenv 的子集作為 venv 標準庫被整合到了 Python 中。它可以用來建立 Python 的虛擬環境，它的安裝和使用也非常簡單：
$ pip install virtualenv -i https://pypi.tuna.tsinghua.edu.cn/simple
$ pip3 install 該工具的使用命令如下：
-
virtualenv [虛擬環境的名稱]：在當前目錄下建立虛擬環境，加上-p選項可以指定 python 直譯器路徑，不然會預設使用全域性環境的 python 直譯器； -
啟用和退出虛擬環境：
-
cd [虛擬環境名稱]： 進入虛擬環境目錄； -
source bin/activate：啟用虛擬環境； -
deactivate： 退出虛擬環境。
-
在真正專案部署上線的時候，我們使用 pip freeze > requirements.txt 命令將專案所依賴的 python 模組儲存到 requirements.txt 檔案中，然後在線上環境重新安裝並激活新的虛擬環境，最後使用 pip install -r requirements.txt 即可完成虛擬環境的遷移。
2.2 pyenv
純 pyenv 是可以看做一個 Python 版本管理器, 可以同時管理多個 Python 版本共存。 簡單地說，pyenv 可以根據需求使使用者在系統裡安裝和管理多個 Python 版本。它的基本功能如下：
-
配置當前使用者的 Python 的版本；
-
配置當前 shell 的 python 版本；
-
配置某個專案（目錄及子目錄）的 Python 版本；
-
配置多個虛擬環境。
注意：pyenv 的工作原理就是利用系統環境變數 PATH 的優先順序，劫持 Python 的命令到 pyenv 上，根據使用者所在的環境或目錄，使用不同版本的 Python 。
2.2.1 pyenv 的安裝、更新和解除安裝
安裝： 在 Linux 系統上安裝 pyenv 的方式非常簡單，由官方提供的安裝 bash 指令碼，也可以直接下載原始碼即可。具體操作如下：
# 安裝git
$ yum install git -y
$ git clone https://github.com/pyenv/pyenv.git ~/.pyenv
# 安裝 pyenv-virtualenv
$ git clone https://github.com/pyenv/pyenv-virtualenv.git ~/.pyenv/plugins/pyenv-virtualenv
$ cat ~/.bashrc
...
# 在~/.bashrc最後加上如下3行
export PATH="~/.pyenv/bin:$PATH"
eval "$(pyenv init -)"
eval "$(pyenv virtualenv-init -)"
# 使配置生效
$ source ~/.bashrc
# 檢視pyenv的版本
$ pyenv version
更新： 因為是使用 git 安裝的 pyenv，所以更新只需要繼續用 git 拉最新的程式碼即可。更新 pyenv 步驟如下：
cd ~/.pyenv 或者 cd $(pyenv root)
git pull
解除安裝： 由於 pyenv 把一切都放在 ~/.pyenv 下了，所以解除安裝很方便，兩個步驟就行了：
-
刪除
~/.bashrc中新增的環境變數； -
刪除
~/.pyenv目錄及其下面所有檔案。rm -rf ~/.pyenv` 或者 `rm -rf $(pyenv root)
Tips：pyenv 並不支援 Windows，因為作者大大不想浪費時間去相容 Windows 平臺。
2.2.2 pyenv 的命令
pyenv 的常用命令如下：
-
pyenv commands: 檢視 pyenv 工具支援的命令； -
pyenv local：python 的區域性設定，當前目錄生效，加上--unset選項表示取消； -
pyenv global：python的全域性設定，整個系統生效； -
pyenv shell：指定當前 shell 使用的 Python ， 可以使用--unset取消指定 ； -
pyenv --version： 檢視 pyenv 的版本； -
pyenv version：顯示當前活動的 Python 版本。# 系統環境 [root@server ~]# pyenv version system (set by /root/.pyenv/version) # 啟用建立的虛擬環境 [root@server ~]# pyenv activate env-3.8.1 pyenv-virtualenv: prompt changing will be removed from future release. configure `export PYENV_VIRTUALENV_DISABLE_PROMPT=1' to simulate the behavior. # 再次檢視 (env-3.8.1) [root@server ~]# pyenv version env-3.8.1 (set by PYENV_VERSION environment variable) -
pyenv versions：檢視所有的虛擬環境； -
pyenv install --list： 檢視所有可以安裝的 Python 版本； -
pyenv install：安裝對應版本的 Python 作為虛擬環境的直譯器。這一步通常第一次需要聯網下載對應的 Python 包，會比較慢； -
pyenv uninstall：解除安裝某個 Python 版本。
pyenv-virtualenv 工具的常用命令：
-
pyenv virtualenv python版本號 name：建立一個虛擬環境,，命名為 name， 建立好後可通過pyenv versions來檢視； -
pyenv activate name：切換到 name 虛擬環境中 ； -
pyenv deactivate：退出虛擬環境 ； -
pyenv virtualenv-delete name：刪除名為 name 的虛擬環境；
2.3 pyenv 實戰
接下來我們使用 pyenv 工具在 CentOS 系統上實戰下虛擬環境的操作，這裡安裝 pyenv 的步驟略掉。
檢查 pyenv 的版本，以及可以安裝的 Python 版本。可以看到目前 Python 的最新版本已經到 3.9 了
[root@server ~]# pyenv --version
pyenv 1.2.15-9-gac246e1
[root@server ~]# pyenv install --list
Available versions:
2.1.3
...
2.7.17
...
3.7.6
3.8.0
3.8-dev
3.8.1
3.9-dev
...
安裝 Python 3.8.1 版本直譯器，這樣後續可以基於 3.8.1 版本的 Python 建立虛擬環境：
[root@server ~]# pyenv install 3.8.1
Downloading Python-3.8.1.tar.xz...
-> https://www.python.org/ftp/python/3.8.1/Python-3.8.1.tar.xz
...
使用 3.8.1 版本的 python 直譯器建立虛擬環境 env-3.8.1
[root@server ~]# pyenv virtualenv 3.8.1 env-3.8.1
Looking in links: /tmp/tmp7m4c6giw
Requirement already satisfied: setuptools in /root/.pyenv/versions/3.8.1/envs/env-3.8.1/lib/python3.8/site-packages (41.2.0)
Requirement already satisfied: pip in /root/.pyenv/versions/3.8.1/envs/env-3.8.1/lib/python3.8/site-packages (19.2.3)
[root@server ~]# pyenv versions
system
* 3.8.1 (set by /root/.pyenv/version)
3.8.1/envs/env-3.8.1
env-3.8.1
進入 env-3.8.1 的虛擬環境，在輸入 python 命令後可以看到 版本是 3.8.1。另外通過 pip 命令可以檢視已經安裝的模組。
[root@server ~]# pyenv activate env-3.8.1
pyenv-virtualenv: prompt changing will be removed from future release. configure `export PYENV_VIRTUALENV_DISABLE_PROMPT=1' to simulate the behavior.
(env-3.8.1) [root@server ~]# python
Python 3.8.1 (default, Dec 24 2019, 17:04:00)
[GCC 4.8.5 20150623 (Red Hat 4.8.5-39)] on linux
Type "help", "copyright", "credits" or "license" for more information.
>>> exit()
(env-3.8.1) [root@server ~]# pip list
Package Version
---------- -------
pip 19.2.3
setuptools 41.2.0
在虛擬環境中安裝第三方模組，比如操作 MySQL 資料的 pymysql：
(env-3.8.1) [root@server ~]# pip install pymsql
(env-3.8.1) [root@server ~]# ls ~/.pyenv/versions/env-3.8.1/lib64/python3.8/site-packages/pymysql
_auth.py connections.py cursors.py optionfile.py _socketio.py
charset.py constants err.py protocol.py times.py
_compat.py converters.py __init__.py __pycache__ util.py
最後退出該虛擬環境，並且由於專案不再繼續，將刪除該虛擬環境。可以看到在刪除該虛擬環境後，對應的目錄也被刪除了
(env-3.8.1) [root@server ~]# pyenv deactivate
[root@server ~]# pyenv virtualenv-delete env-3.8.1
pyenv-virtualenv: remove /root/.pyenv/versions/3.8.1/envs/env-3.8.1? y
[root@server ~]# ls ~/.pyenv/versions/3.8.1/envs
我們實戰操作了 pyenv 工具管理虛擬環境，主要是加深了對虛擬環境的理解。其實一個虛擬環境對應的就是一個目錄，在虛擬環境中安裝的所有模組都會放到這個目錄下。這樣每個環境之間下載的模組不會產生衝突，這樣能很好解決不同專案依賴包衝突的問題。
3. 小結
本小節我們介紹了 Python 開發中常用的虛擬環境相關知識，同時介紹了 2 種用於建立和管理虛擬環境的工具 virtualenv 和 pyenv。其中 pyenv 工具可以集合 pip 和 virtualenv 相關功能，更為有用。後續我們選擇使用 pyenv 來建立虛擬環境並進行 Django 的開發實戰。