12. 虚拟环境和软件包¶
12.1. 引言¶
Python程序会经常使用包和模块，它们不是标准库的一部分。程序有时会需要一个库的明确版本，因为程序可能要求某个特定的bug已经修掉，或者程序可能使用一个废弃的库的接口编写。
这意味着安装一个Python不可能满足每个程序的需要。如果程序A需要一个特定模块的1.0版本，但是程序B需要2.0版本，那么这个需求有冲突并且安装1.0或2.0都会导致一个程序不能运行。
解决这个问题的办法是创建一个虚拟环境（经常缩写为“virtualenv”），一个自包含的目录树，包含特定版本的Python以及很多额外的软件包。
然后，不同的程序可以使用不同的虚拟环境。为了解决先前的冲突要求的例子，程序A可以拥有自己的1.0安装版本的虚拟环境，同时程序B有另一个2.0版本的虚拟环境。如果程序B需要升级到3.0版本的库，这将不会影响到程序A的环境。
12.2. 创建虚拟环境¶
创建和管理虚拟环境的脚本被称为pyvenv。pyvenv通常安装最新版本的Python；这个脚本安装的时候带有一个版本号，所以如果你的系统上有多个版本的Python，你可以通过运行pyvenv-3.4或你想要的版本来选择的一个特定的Python版本。
要创建一个虚拟环境，先决定好你想要放置的目录，然后以这个目录路径运行pyvenv：
pyvenv tutorial-env
它将创建一个tutorial-env目录，如果不存在的话，它还会在这个目录下面创建包含Python解释器、标准库和各种支持文件的子目录。
一旦你创建好了一个虚拟环境，你需要激活它。
在Windows上，运行：
tutorial-env/Scripts/activate
在Unix或MacOS上，运行：
source tutorial-env/bin/activate
（这个脚本是用bash shell编写的。如果你使用的是csh或者fishshells，你应该使用activate.csh和activate.fish脚本）。
激活虚拟环境将改变你的shell提示符以显示你正在使用的虚拟环境，它还会修改环境变量使得运行python将得到特定版本的Python。例如：
-> source ~/envs/tutorial-env/bin/activate
(tutorial-env) -> python
Python 3.4.3+ (3.4:c7b9645a6f35+, May 22 2015, 09:31:25)
...
>>> import sys
>>> sys.path
['', '/usr/local/lib/python34.zip', ...,
'~/envs/tutorial-env/lib/python3.4/site-packages']
>>>
12.3. 用pip管理软件包¶
一旦你已经激活了虚拟环境，就可以使用称为pip 的程序安装、升级和移除软件包。pip会默认从Python包索引<https://pypi.python.org/pypi>安装包。你可以通过Web浏览器浏览Python包索引，或者可以使用pip有限的搜索功能：
(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：“search”、“install”、“uninstall”、“freeze”等。（pip的完整文档请参考安装Python模块指南）。
你可以通过制定一个包的名称来安装最新版本的包：
-> 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
你还可以通过给出包的名称后面跟着==和版本号来安装一个特定版本的包。
-> 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
如果你重新运行这个命令，pip将注意到要求的版本已经安装，从而什么也不做。你可以提供一个不同的版本来获得这个版本，或者你可以运行pip install --upgrade来升级包到最新的版本：
-> 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后面跟随一个或多个包的名称将从虚拟环境中删除这些包。
pip show将显示一个特定的包的信息：
(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将显示虚拟环境中安装的所有的包：
(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将产生一个已经安装的包的一个类似的列表，但是输出使用pip install期望的格式。常见的习惯是将这个列表放入一个requirements.txt文件：
(tutorial-env) -> pip freeze > requirements.txt
(tutorial-env) -> cat requirements.txt
novas==3.1.1.3
numpy==1.9.2
requests==2.7.0
requirements.txt可以用来做版本控制并作为程序的一部分。用户可以使用install -r安装所有必要的包：
-> 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还有更多的选项。pip的完整文档请参考安装Python模块指南。当你编写完一个包并想让它在Python包索引上可以访问，请参考发布Python模块的指南。