Python虚拟环境
本文是学习笔记，记录了【安装不算完事，只有理解了虚拟环境才算真正掌握 Python 环境】大佬的讲解，感谢分享。
一、什么是虚拟环境
安装python的时候相当于安装了一个全局的环境：
- site-packages目录下是python第三方包（也就是pip install 安装的包都在该目录下）
- 标准库就是原生库（os,sys, math 等等）
- Scripts下是可执行文件（pip install 时就会使用pip.exe这个可执行文件）
- python.exe就是python解释器
虚拟环境可以看作是原生Python的副本，但是标准库都是一样的，每次都复制是不合算的
所以每次就不复制标准库，而是直接调用原来的标准库就行。
同时解释器也存到Scripts这个目录下，path环境变量只需要增加一个即可。
二、使用venv创建虚拟环境及其目录结构
python3.3 之后venv已经作为标准库嵌入到了python中，而之前的版本需要借助virtualenv这个第三方库来实现。
在终端中使用python -m venv -h可以显示venv工具的用法。
介绍的两个选项：
--system-site-packages代表使用全局环境中的第三方库（否则虚拟环境直接是纯洁的第三方库）
--without-pip代表不安装pip（一般都是要装的，所以默认就行）
创建虚拟环境
所以正常创建虚拟环境指令如下：python -m venv 安装路径
在当前目录下安装venvdemo这个虚拟环境
C:\Users\sunh_>python -m venv venvdemo
虚拟环境目录分析
进入虚拟环境查看目录结构：Lib是工具包，Scripts是可执行文件（和第一节描述相同）
C:\Users\sunh_>cd venvdemo
C:\Users\sunh_\venvdemo>dir
驱动器 C 中的卷是 Windows-SSD
卷的序列号是 F639-05B6
C:\Users\sunh_\venvdemo 的目录
2022/03/03 14:14 <DIR> .
2022/03/03 14:14 <DIR> ..
2022/03/03 14:14 <DIR> Include
2022/03/03 14:14 <DIR> Lib
2022/03/03 14:14 77 pyvenv.cfg
2022/03/03 14:15 <DIR> Scripts
1 个文件 77 字节
5 个目录 10,210,123,776 可用字节
进入Lib查看目录结构：无标准库，有第三方库site-packages
进入site-packages查看目录结构：只有类似pip的少量包，是纯净的
C:\Users\sunh_\venvdemo>cd Lib
C:\Users\sunh_\venvdemo\Lib>dir
驱动器 C 中的卷是 Windows-SSD
卷的序列号是 F639-05B6
C:\Users\sunh_\venvdemo\Lib 的目录
2022/03/03 14:14 <DIR> .
2022/03/03 14:14 <DIR> ..
2022/03/03 14:15 <DIR> site-packages
0 个文件 0 字节
3 个目录 10,210,156,544 可用字节
C:\Users\sunh_\venvdemo\Lib>cd site-packages
C:\Users\sunh_\venvdemo\Lib\site-packages>dir
驱动器 C 中的卷是 Windows-SSD
卷的序列号是 F639-05B6
C:\Users\sunh_\venvdemo\Lib\site-packages 的目录
2022/03/03 14:15 <DIR> .
2022/03/03 14:14 <DIR> ..
2022/03/03 14:15 126 easy_install.py
2022/03/03 14:15 <DIR> pip
2022/03/03 14:15 <DIR> pip-19.0.3.dist-info
2022/03/03 14:15 <DIR> pkg_resources
2022/03/03 14:15 <DIR> setuptools
2022/03/03 14:15 <DIR> setuptools-40.8.0.dist-info
2022/03/03 14:15 <DIR> __pycache__
1 个文件 126 字节
8 个目录 10,210,156,544 可用字节
退回，进入Scripts库查看目录结构：可以看到包括pip.exe和python.exe的可执行文件。
由于使用虚拟环境是需要激活的，所以可以看到下面的文件：activate是linux下的激活文件；
activate.bat和Activate.ps1是windows下的激活文件；
deactivate.bat用来关闭虚拟环境。
C:\Users\sunh_\venvdemo\Lib\site-packages>cd ..
C:\Users\sunh_\venvdemo\Lib>cd ..
C:\Users\sunh_\venvdemo>cd Scripts
C:\Users\sunh_\venvdemo\Scripts>dir
驱动器 C 中的卷是 Windows-SSD
卷的序列号是 F639-05B6
C:\Users\sunh_\venvdemo\Scripts 的目录
2022/03/03 14:15 <DIR> .
2022/03/03 14:14 <DIR> ..
2022/03/03 14:15 2,287 activate
2022/03/03 14:15 1,025 activate.bat
2022/03/03 14:15 1,495 Activate.ps1
2022/03/03 14:15 368 deactivate.bat
2022/03/03 14:15 102,781 easy_install-3.7.exe
2022/03/03 14:15 102,781 easy_install.exe
2022/03/03 14:15 102,763 pip.exe
2022/03/03 14:15 102,763 pip3.7.exe
2022/03/03 14:15 102,763 pip3.exe
2022/03/03 14:14 522,768 python.exe
2022/03/03 14:14 522,256 pythonw.exe
11 个文件 1,564,050 字节
2 个目录 10,210,152,448 可用字节
激活虚拟环境
在Scripts目录下调用activate文件激活虚拟环境
C:\Users\sunh_\venvdemo\Scripts>activate
可以看到前面有(venvdemo)的前缀，表明现在是在该虚拟环境下操作的
(venvdemo) C:\Users\sunh_\venvdemo\Scripts>
查看当前环境内的第三方库：已经没有全局环境里的库，是个纯净的第三方库
(venvdemo) C:\Users\sunh_\venvdemo\Scripts>pip list
Package Version
---------- -------
pip 19.0.3
setuptools 40.8.0
You are using pip version 19.0.3, however version 22.0.3 is available.
You should consider upgrading via the 'python -m pip install --upgrade pip' command.
虚拟环境做了什么
其实激活虚拟环境就是在环境变量PATH中插入激活的虚拟环境的路径
虚拟环境的环境变量就排在了原生pathon的环境变量的前面。
关闭虚拟环境
(venvdemo) C:\Users\sunh_\venvdemo\Scripts>deactivate
也就是将环境变量PATH从去除掉，从而关闭虚拟环境。
三、虚拟环境重要性
解释1：如果一个环境要做很多任务就要安装很多第三方包，第三方包与包之间有时候会出现版本不兼容，从而导致不可用；而且包一多就很难管理一个环境。如果我们将每个任务限定在虚拟环境中操作，只安装这个任务需要的包，那么会大大减少不兼容问题的发生记几率。
解释2：可以直接通过虚拟环境来配置别人项目的运行环境，从而可以运行别人的代码。
四、PyCharm中的虚拟环境
由第二节可知，激活主要就是在环境变量中插队，使其用虚拟环境下的解释器 python.exe编译；
那么如果IDE直接知道我们的解释器路径，那么就不需要激活也可以使用虚拟环境。
重点就在于解释器 python.exe的位置
创建项目时，可以选择已经存在的解释器，也就是选择在哪个虚拟环境下运行。（相对的，你选择哪个虚拟环境的编译器你就只能用那个环境下的包，虚拟环境间的第三方库是不互通的）
如果没有想要的虚拟环境，那么直接在 … 处选择你需要的虚拟环境下的xxx\Scripts\python.exe路径即可。
也可以使用IDE进行新建虚拟环境：
从上而下分别是：
- New environment using：选择创建创建虚拟环境的工具
- Location：创建的虚拟环境的位置
- Base interpreter：基于哪个版本的python解释器创建
- Inherit global site-packages：是否继承base interpreter的第三方库（同命令行中的–site-packages-命令）
- Make available to all projects：是否别的项目可以用这个虚拟环境编译
IDE创建的虚拟环境的目录结构：和第二节分析的那个目录结构是一样的，其实就可以看作是IDE帮你使用命令行的模式来创建虚拟环境。
五、保存和复制虚拟环境
(venvdemo) C:\Users\sunh_\venvdemo\Scripts>pip freeze >requirements.txt
使用pip freeze >requirements.txt命令将虚拟环境的库 冻结后存到requirements.txt文件里。
(venvdemo) C:\Users\sunh_\venvdemo\Scripts>pip install -r requiremnets.txt
别人只需要通过pip install -r requiremnets.txt即可安装此项目运行需要的包。
六、总结
虚拟环境给项目提供了一个编译运行的环境（提供给项目它需要的包）；
用哪个环境下的解释器就只能用哪个环境下的包，所以解释器的选择是很重要的。