在 Python 开发中，我们经常会遇到这样的问题：不同的项目依赖于不同版本的 Python 包，或者我们需要在一个干净的环境中测试代码，而又不希望影响全局 Python 环境。为了解决这些问题，我们可以使用 Python 虚拟环境工具。本文将详细介绍 virtualenv 工具，包括其功能、使用方法和一些高级技巧。

什么是 virtualenv？

virtualenv 是一个用于创建独立 Python 环境的工具。它可以帮助我们在同一台机器上同时拥有多个不同版本的 Python 环境，并且每个环境之间相互隔离，不会互相影响。

virtualenv 解决了以下问题:

• 依赖冲突：不同的项目可能依赖于相同包的不同版本，virtualenv 允许每个项目拥有独立的包依赖，避免版本冲突。
• 环境隔离：virtualenv 允许我们创建干净的 Python 环境，可以用于测试或实验新的包或代码，而不会影响全局 Python 环境。
• 权限问题：virtualenv 可以在没有管理员权限的情况下安装 Python 包。

virtualenv 与 Python 标准库 venv 的比较：

自 Python 3.3 起，标准库中包含了 venv 模块，它也用于创建虚拟环境。但是，virtualenv 提供了一些 venv 没有的功能：

• 更高的性能（因为它具有 app-data 种子方法）。
• 支持为任意安装的 Python 版本创建虚拟环境，并能自动发现它们。
• 能够通过 pip 升级。
• 提供更丰富的编程 API，可以在不创建虚拟环境的情况下描述它们。

相关阅读：Python 虚拟环境 venv 模块详解与使用教程

virtualenv 的安装和使用

安装

首先，确保你已经安装了 Python 和 pip。然后可以通过以下命令安装 virtualenv：

安装完成后，可以通过 virtualenv --version 来确认安装是否成功。

创建虚拟环境

使用 virtualenv 命令可以轻松创建虚拟环境，并指定环境目录：

例如，创建一个名为 myenv 的虚拟环境：

这会在当前目录下创建一个名为 myenv 的文件夹，包含 Python 解释器和常见的包管理工具。

激活虚拟环境

• 在 Linux/macOS 中，使用 source 命令激活虚拟环境：

  source myenv/bin/activate
  

• 在 Windows 中，使用以下命令：

激活后，命令提示符会变成如下所示，显示虚拟环境的名称：

(myenv) $

此时，所有的 Python 包安装操作都将在该虚拟环境中进行，而不会影响全局环境。

确认激活

你可以使用以下命令确认 Python 解释器是否来自虚拟环境：

如果你使用的是 Windows：

它会显示虚拟环境中 Python 解释器的路径，例如：

/path/to/myenv/bin/python

停用虚拟环境

完成工作后，你可以使用 deactivate 命令来停用虚拟环境：

停用后，命令行会恢复到系统的全局环境。

virtualenv 的工作原理

virtualenv 的工作原理分为两个主要阶段：

1. Python 解释器发现：确定要创建虚拟环境的 Python 解释器版本。默认情况下，虚拟环境会使用运行 virtualenv 命令的 Python 版本，但你也可以通过 -p 或 --python 选项指定特定的版本。
2. 虚拟环境创建：在指定目录下创建虚拟环境，并完成以下工作：
   • 创建与目标 Python 解释器匹配的 Python 可执行文件。
   • 安装 pip、setuptools 等基础工具。
   • 创建激活脚本，使用户能够在不同 shell 环境中激活虚拟环境。
   • 在 Git 版本控制中自动生成 .gitignore 文件，忽略虚拟环境的内容。

virtualenv 的高级用法

1. 指定 Python 版本

你可以通过 -p 或 --python 选项指定要使用的 Python 解释器版本。例如，要创建一个使用 Python 3.7 的虚拟环境：

virtualenv -p python3.7 myenv

如果你有多个 Python 版本，可以通过绝对路径指定某个版本：

virtualenv -p /usr/bin/python3.8 myenv

2. 使用系统站点包

默认情况下，虚拟环境与系统的包隔离。如果你需要在虚拟环境中访问系统安装的包，可以使用 --system-site-packages 选项：

virtualenv --system-site-packages myenv

这样，虚拟环境将能访问全局 Python 包，但仍然允许你安装其他独立的包。

3. 使用符号链接

如果你希望虚拟环境减少占用磁盘空间，可以使用符号链接而不是复制系统包中的文件。使用 --symlinks 选项：

virtualenv --symlinks myenv

这样，虚拟环境会创建指向系统包目录的符号链接。

4. 清除已有环境

如果目标目录已经存在虚拟环境，使用 --clear 选项清除并重新创建虚拟环境：

5. 自定义种子包

在创建虚拟环境时，你可以指定要安装的种子包（如 pip、setuptools 和 wheel）。可以使用 --no-seed 选项来禁止安装默认的种子包。

例如：

virtualenv --no-seed myenv

此外，还可以指定安装特定版本的包：

virtualenv --pip=19.3.1 --setuptools=41.0.1 --wheel=0.33.6 myenv

6. 使用配置文件

你可以通过配置文件来自动化虚拟环境的创建，文件名为 virtualenv.ini，位于用户的应用程序数据目录中。你可以在文件中设置默认的 Python 版本、使用符号链接等选项：

[virtualenv]
python = python3.8
symlinks = true

7. 使用环境变量

你也可以通过设置环境变量来控制 virtualenv 的行为。例如，以下命令会默认使用 Python 3.8 并启用符号链接：

export VIRTUALENV_PYTHON=python3.8
export VIRTUALENV_SYMLINKS=true

这样，你每次创建虚拟环境时，都能自动使用这些选项。

常见问题解答

1. 为什么要使用 virtualenv 而不是 venv？

venv 是 Python 3.3 以后标准库中的模块，功能上与 virtualenv 类似，但 virtualenv 提供了更多的灵活性和功能，比如可以为任意安装的 Python 版本创建虚拟环境，并且能自动发现它们，性能更高，且可以通过 pip 升级。

2. 如何删除虚拟环境？

要删除虚拟环境，只需删除虚拟环境所在的文件夹即可。例如：

或者在 Windows 上：

3. virtualenv 是否支持 Python 2 和 Python 3？

是的，virtualenv 支持 Python 2 和 Python 3，并且你可以为不同版本的 Python 创建虚拟环境。

总结

virtualenv 是一个强大且灵活的工具，适用于所有需要在隔离环境中开发或测试 Python 项目的场景。通过本文的详细介绍和示例，你应该能够更加熟练地使用 virtualenv 来创建和管理 Python 虚拟环境。

希望这些内容能够帮助你更好地理解并应用 virtualenv，提升开发效率，避免包依赖问题的困扰。