Python 虚拟环境的创建（venv）

Python 虚拟环境（Virtual Environment）是一个独立的 Python 运行环境，它允许你在同一台机器上为不同的项目创建隔离的 Python 环境。每个虚拟环境都有自己的：

  • Python 解释器
  • 安装的包/库
  • 环境变量

为什么需要虚拟环境

  1. 项目隔离：不同项目可能需要不同版本的 Python 或第三方库
  2. 避免冲突：防止全局 Python 环境被污染
  3. 依赖管理：方便记录和分享项目的依赖关系
  4. 测试环境：可以安全地测试新包而不影响其他项目

场景举例：

  • 项目 A 需要 Django 3.2 版本
  • 项目 B 需要 Django 4.0 版本
  • 如果在系统全局安装，两个版本会冲突

虚拟环境工具

工具名称 类型 Python版本支持 安装方式 特点 适用场景
venv（推荐） 内置模块 ≥ 3.3 无需安装，内置 轻量级、官方推荐、使用简单 通用开发、日常项目
virtualenv 第三方工具 2.x 和 3.x pip install virtualenv 功能丰富、兼容多版本 需要兼容旧版本或高级功能
conda Anaconda自带 2.x 和 3.x 随 Anaconda/Miniconda 安装 跨语言包管理、数据科学生态 数据科学、机器学习项目

若需更老版本支持，可使用 virtualenv（Python 2兼容）：

pip install virtualenv  # 非必须，venv 通常够用

本章节我们将使用 venv 创建和管理虚拟环境。

创建虚拟环境

Python 3.3+ 内置了 venv 模块，无需额外安装。

检查 Python 版本：

python3 --version
# 或者
python --version

创建虚拟环境：

# 基本语法
python3 -m venv 环境名称

例如，创建一个名为 .venv 的虚拟环境：

实例

# 进入项目目录
mkdir my_project && cd my_project

# 创建虚拟环境（命名为'.venv'是常见约定）
python3 -m venv .venv

参数说明：

  • -m venv：使用 venv 模块
  • .venv：虚拟环境的名称（可以自定义）

创建后的目录结构

.venv/
├── bin/            # 在 Unix/Linux 系统上
│   ├── activate    # 激活脚本
│   ├── python      # 环境 Python 解释器
│   └── pip         # 环境的 pip
├── Scripts/        # 在 Windows 系统上
│   ├── activate    # 激活脚本
│   ├── python.exe  # 环境 Python 解释器
│   └── pip.exe     # 环境的 pip
└── Lib/            # 安装的第三方库

激活虚拟环境

激活环境后，所有 Python 和 pip 命令都会使用虚拟环境中的版本。

Windows 系统

.venv\Scripts\activate

Unix/Linux/MacOS 系统

source .venv/bin/activate

激活成功后，命令行提示符通常会显示环境名称：

(.venv) $

使用虚拟环境

安装包

在激活的环境中，使用 pip 安装的包只会影响当前环境：

pip install package_name

例如：

# 安装单个包（如Django）
(.venv) pip install django==3.2.12

# 安装多个包
(.venv) pip install requests pandas

查看已安装的包

(.venv) pip list
Package    Version
---------- -------
Django     3.2.12
pip        21.2.4

导出依赖

(.venv) pip freeze > requirements.txt

requirements.txt 文件内容示例：

Django==3.2.12
requests==2.26.0
pandas==1.3.3

从文件安装依赖

(.venv) pip install -r requirements.txt

退出虚拟环境

当完成工作后，可以退出虚拟环境：

deactivate

退出后，命令行提示符会恢复正常，Python 和 pip 命令将使用系统全局版本。

删除虚拟环境

要删除虚拟环境，只需删除对应的目录即可：

# 确保已退出环境
deactivate

# 删除目录
rm -rf .venv  # Linux/macOS
del /s /q .venv  # Windows (命令提示符)

实际项目示例

假设开发一个 Django 项目：

实例

# 创建环境并激活
python3 -m venv .venv
source .venv/bin/activate

# 安装Django
(.venv) pip install django==3.2.12

# 创建Django项目
(.venv) django-admin startproject my_site

# 运行测试
(.venv) cd my_site
(.venv) python manage.py runserver

# 完成后退出环境
(.venv) deactivate

高级用法

指定 Python 版本

如果你安装了多个 Python 版本，可以指定使用哪个版本来创建虚拟环境：

python3.8 -m venv .venv  # 使用 Python 3.8

创建不带 pip 的环境

python -m venv --without-pip .venv

创建继承系统包的虚拟环境

python -m venv --system-site-packages .venv

常见问题解答

1. 为什么我的虚拟环境没有 activate 脚本？

确保你使用的是正确的路径：

  • Windows: Scripts\activate
  • Unix/Linux: bin/activate

2. 如何知道当前是否在虚拟环境中？

检查命令行提示符是否有环境名称前缀，或运行：

which python

3.安装包速度慢

使用国内镜像源：

pip install -i https://pypi.tuna.tsinghua.edu.cn/simple package_name

查看 Python 解释器的路径是否在虚拟环境目录中。

4. 虚拟环境可以移动位置吗？

不建议移动虚拟环境，因为其中的路径是硬编码的。如果需要移动，最好重新创建。

5. 虚拟环境会占用多少空间？

虚拟环境本身很小（约 20-50MB），但随着安装的包增多，空间占用会增加。

最佳实践

  1. 每个项目一个环境：为每个 Python 项目创建独立的虚拟环境
  2. 记录依赖：定期更新 requirements.txt 文件
  3. 不提交环境：在版本控制中忽略虚拟环境目录
  4. 命名清晰：使用有意义的虚拟环境名称
  5. 定期清理：删除不再使用的虚拟环境