venv --- 仮想環境の作成

バージョン 3.3 で追加.

ソースコード: Lib/venv/


venv モジュールは、軽量な仮想環境の作成を行います。それぞれの仮想環境は、site ディレクトリに独立した Python パッケージの集合を持っています。仮想環境は、ベース Python とも呼ばれる、すでにインストールされている Python の上に作成され、明示的にインストールしたパッケージのみが利用可能となるよう、ベース Python から隔離することもできます。

仮想環境の中から使われると、pip  のような一般的なインストールツールは明示的に指定しなくても仮想環境に Python パッケージをインストールします。

Python仮想環境の背景についてより詳しくは PEP 405 を参照してください。

利用可能性: Emscripten でなく、WASI でもないこと。

仮想環境の作成

仮想環境 を作成するには venv コマンドを実行します:

python3 -m venv /path/to/new/virtual/environment

このコマンドを実行すると、ターゲットディレクトリ (および必要なだけの親ディレクトリ) が作成され、その中に pyvenv.cfg ファイルが置かれます。 そのファイルの home キーはこのコマンドを呼び出した Python のインストール場所を指します (よく使われるターゲットディレクトリの名前は .venv です)。 このコマンドはまた、 Python バイナリのコピーまたはシンボリックリンク (のプラットフォームあるいは仮想環境作成時に使われた引数に対して適切な方) を含む bin (Windows では Scripts) サブディレクトリを作成します。 さらに、 lib/pythonX.Y/site-packages (Windows では Lib\site-packages) サブディレクトリも (最初は空の状態で) 作成します。指定したディレクトリが存在している場合は、それが再利用されます。

バージョン 3.6 で非推奨: Python 3.3 と 3.4 では仮想環境の作成に pyvenv が推奨されていましたが、Python 3.6 で非推奨になりました

バージョン 3.5 で変更: 仮想環境の作成には、 venv の使用が今は推奨されています。

Windows では、 venv コマンドは次のように実行します:

c:\>c:\Python35\python -m venv c:\path\to\myenv

あるいは、 インストールされている Python のために PATH 変数や PATHEXT 変数が設定してある場合は次のコマンドでも実行できます:

c:\>python -m venv c:\path\to\myenv

このコマンドを -h をつけて実行すると利用できるオプションが表示されます:

usage: venv [-h] [--system-site-packages] [--symlinks | --copies] [--clear]
            [--upgrade] [--without-pip] [--prompt PROMPT] [--upgrade-deps]
            ENV_DIR [ENV_DIR ...]

Creates virtual Python environments in one or more target directories.

positional arguments:
  ENV_DIR               A directory to create the environment in.

optional arguments:
  -h, --help            show this help message and exit
  --system-site-packages
                        Give the virtual environment access to the system
                        site-packages dir.
  --symlinks            Try to use symlinks rather than copies, when symlinks
                        are not the default for the platform.
  --copies              Try to use copies rather than symlinks, even when
                        symlinks are the default for the platform.
  --clear               Delete the contents of the environment directory if it
                        already exists, before environment creation.
  --upgrade             Upgrade the environment directory to use this version
                        of Python, assuming Python has been upgraded in-place.
  --without-pip         Skips installing or upgrading pip in the virtual
                        environment (pip is bootstrapped by default)
  --prompt PROMPT       Provides an alternative prompt prefix for this
                        environment.
  --upgrade-deps        Upgrade core dependencies: pip setuptools to the
                        latest version in PyPI

Once an environment has been created, you may wish to activate it, e.g. by
sourcing an activate script in its bin directory.

バージョン 3.9 で変更: pip と setuptools を PyPI での最新版に更新するには、--upgrade-deps オプションを追加してください。

バージョン 3.4 で変更: デフォルトで pip をインストールします。--without-pip--copies オプションを追加しました。

バージョン 3.4 で変更: 以前のバージョンでは、対象となるディレクトリが既に存在していた場合は、 --clear オプションや --upgrade オプションを付けない限りはエラーを送出していました。

注釈

Windows でもシンボリックリンクはサポートされていますが、シンボリックリンクを使うのは推奨されません。 特に注目すべきなのは、ファイルエクスプローラ上で python.exe をダブルクリックすると、シンボリックリンクを貪欲に解決し仮想環境を無視するということです。

注釈

Microsoft Windows では、ユーザー向けの実行ポリシーを設定して Activate.ps1 スクリプトが使えるようにする必要があるかもしれません。 この設定は次の PowerShell コマンドでできます:

PS C:> Set-ExecutionPolicy -ExecutionPolicy RemoteSigned -Scope CurrentUser

さらに詳しくは About Execution Policies を参照してください。

作成された pyvenv.cfg ファイルには、include-system-site-packages キーも含まれます。これは venv--system-site-packages オプションをつけて実行されたなら true で、そうでなければ false です。

--without-pip オプションが与えられない限り、pip を仮想環境でブートするために ensurepip が呼ばれます。

venv には複数のパスを渡すことができ、その場合はそれぞれのパスに同一の仮想環境が作成されます。

仮想環境のしくみ

Python インタプリタが仮想環境で実行しているとき、sys.prefixsys.exec_prefix は仮想環境のディレクトリを指し示し、 sys.base_prefixsys.base_exec_prefix は仮想環境の作成に使われたベース Python のディレクトリを指し示します。sys.prefix == sys.base_prefix を調べれば、現在のインタプリタが仮想環境で実行しているかを判定できます。

仮想環境は、そのバイナリディレクトリ (POSIX では bin、Windows では Scripts) の中にあるスクリプトを使って「アクティベート (activate)」することができます。この操作はそのディレクトリを PATH の先頭に追加するので、!python を実行すると仮想環境の Python インタプリタが実行され、フルパスを使わなくても仮想環境にインストールされたスクリプトを実行できます。アクティベートするスクリプトの呼び出し方はプラットフォームによって異なります (<venv> は仮想環境の入ったディレクトリへのパスで置き換えてください)。

プラットフォーム

シェル

仮想環境を有効化するためのコマンド

POSIX

bash/zsh

$ source <venv>/bin/activate

fish

$ source <venv>/bin/activate.fish

csh/tcsh

$ source <venv>/bin/activate.csh

PowerShell

$ <venv>/bin/Activate.ps1

Windows

cmd.exe

C:\> <venv>\Scripts\activate.bat

PowerShell

PS C:\> <venv>\Scripts\Activate.ps1

バージョン 3.4 で追加: !fish および !csh の有効化スクリプト。

バージョン 3.8 で追加: PowerShell Core のサポートのために POSIX 環境にインストールされた、PowerShell 有効化スクリプト。

Python を呼び出すときに仮想環境の Python インタプリタへのフルパスを指定すれば良いだけなので、仮想環境をアクティベートする 必要 はありません。さらに、仮想環境にインストールされたすべてのスクリプトはアクティベートせずとも実行可能なはずです。

これを達成するため、仮想環境にインストールされたスクリプトは、仮想環境の Python インタプリタを指し示す "shebang" の行を含みます i.e. #!/<path-to-venv>/bin/python 。つまり、PATH の値に関係なくそのスクリプトはそのインタプリタを使って実行されます。Windows では、"shebang" の行の処理は Windows の Python ランチャ がインストールされていれば可能です。したがって、Windows のエクスプローラのウィンドウで、インストールされたスクリプトをダブルクリックすると、仮想環境をアクティベートしたり PATH を編集したりしなくても、正しいインタプリタでスクリプトが実行されるはずです。

仮想環境がアクティベートされると、VIRTUAL_ENV 環境変数の値が仮想環境へのパスに設定されます。アクティベートしなくても仮想環境を使うことは可能なため、仮想環境が使われているか否かの判断を VIRTUAL_ENV に頼ることはできません。

警告

仮想環境にインストールされたスクリプトは仮想環境がアクティベートされていることを前提とすべきではないため、shebang の行は仮想環境のインタプリタへの絶対パスを含みます。このため、本質的に、仮想環境は一般の場合ポータブルではありません。いつでも仮想環境を再作成できる簡単な方法を持っておくべきです(例えば、requirements.txt という requirements ファイルがあれば、仮想環境の pip を用いて、pip install -r requirements.txt を呼び出すことで、仮想環境が必要とするすべてのパッケージをインストールできます)。何らかの理由で仮想環境を別の場所に移動する必要がある場合は、新しい場所で仮想環境を再作成し、古い場所にある仮想環境を削除してください。仮想環境の親ディレクトリを移動したため仮想環境も移動された場合は、新しい場所で仮想環境を再作成する必要があります。さもなくば、仮想環境にインストールされたソフトウェアが想定通りに動作しない可能性があります。

シェルで deactivate と入力することで仮想環境を無効化できます。 厳密な仕組みはプラットフォーム固有であり、内部の実装詳細です (たいていはスクリプトかシェル関数が使われます)。

API

上述の高水準のメソッドは、サードパーティの仮想環境の作成者が環境の作成を必要に応じてカスタマイズするための機構を提供する簡素な API を利用します。それが EnvBuilder クラスです。

class venv.EnvBuilder(system_site_packages=False, clear=False, symlinks=False, upgrade=False, with_pip=False, prompt=None, upgrade_deps=False)

EnvBuilder クラスを実体化するときに、以下のキーワード引数を受け取ります:

  • system_site_packages -- 真偽値で、システムの Python の site-packages を仮想環境から利用できるかどうかを示します (デフォルト: False)。

  • clear -- 真偽値で、真の場合環境を作成する前に既存の対象ディレクトリの中身を削除します。

  • symlinks -- 真偽値で、Python のバイナリをコピーせずにシンボリックの作成を試みるかどうかを示します。

  • upgrade -- 真偽値で、真の場合実行中の Python で既存の環境をアップグレードします。その Python がインプレースでアップグレードされたときに用います。デフォルトは False です。

  • with_pip -- 真偽値で、真の場合仮想環境に pip がインストールされていることを保証します。--default-pip オプションで ensurepip を使用します。

  • prompt -- 仮想環境がアクティベートされたときに使う文字列(デフォルトは None のため、仮想環境のディレクトリ名が使われます)。もし特殊な文字列 "." が渡された場合、カレントディレクトリのベース名がプロンプトとして用いられます。

  • upgrade_deps -- venv のベースのモジュールを PyPI での最新版にアップデートします。

バージョン 3.4 で変更: with_pip 引数が追加されました。

バージョン 3.6 で追加: prompt 引数が追加されました。

バージョン 3.9 で追加: upgrade_deps 引数が追加されました。

サードパーティーの仮想環境ツールの作成者は、 EnvBuilder を継承して使うことができます。

返される env-builder オブジェクトには create というメソッドがあります:

create(env_dir)

仮想環境を持つことになるターゲットディレクトリ (絶対パスあるいは現在のディレクトリからの相対パス) を指定し、仮想環境を作成します。 create メソッドは、指定されたディレクトリに仮想環境を構築するか、適切な例外を送出します。

EnvBuilder クラスの create メソッドは、サブクラスのカスタマイズに使えるフックを説明します:

def create(self, env_dir):
    """
    Create a virtualized Python environment in a directory.
    env_dir is the target directory to create an environment in.
    """
    env_dir = os.path.abspath(env_dir)
    context = self.ensure_directories(env_dir)
    self.create_configuration(context)
    self.setup_python(context)
    self.setup_scripts(context)
    self.post_setup(context)

メソッド ensure_directories(), create_configuration(), setup_python(), setup_scripts(), post_setup() はそれぞれオーバーライドできます。

ensure_directories(env_dir)

仮想環境のディレクトリとすべての必要なサブディレクトリのうちまだ存在しないものを作成し、コンテキストオブジェクトを返します。このコンテキストオブジェクトは他のメソッドで使うために(パスなどの)属性を保持しているだけです。もし EnvBuilderclear=True の引数で作成された場合、仮想環境のディレクトリの中身は消去され、すべての必要なサブディレクトリが再作成されます。

返されるコンテキストオブジェクトは以下の属性を持った types.SimpleNamespace です:

  • env_dir - 仮想環境の場所。アクティベートスクリプトの中の __VENV_DIR__ で使われます(install_scripts() を参照してください)。

  • env_name - 仮想環境の名前。アクティベートスクリプトの中の __VENV_NAME__ で使われます(install_scripts() を参照してください)。

  • prompt - アクティベートスクリプトで使われるプロンプト。アクティベートスクリプトの中の __VENV_PROMPT__ で使われます(install_scripts() を参照してください)。

  • executable - 仮想環境の元になっている Python 実行可能ファイル。これは仮想環境が別の仮想環境から作られた場合も考慮に入れます。

  • inc_path - 仮想環境の include パス。

  • lib_path - 仮想環境の purelib パス。

  • bin_path - 仮想環境のスクリプトのパス。

  • bin_name - 仮想環境の場所に相対的な、スクリプトのパス。アクティベートスクリプトの中の __VENV_BIN_NAME__ で使われます(install_scripts() を参照してください)。

  • env_exe - 仮想環境の中の Python インタプリタの名前。アクティベートスクリプトの中の __VENV_PYTHON__ で使われます(install_scripts() を参照してください)。

  • env_exec_cmd - ファイルシステムのリダイレクトを考慮に入れた、Python インタプリタの名前。これは仮想環境の中で Python を実行するのに使えます。

バージョン 3.12 で変更: コンテキストに lib_path 属性が追加され、コンテキストオブジェクトがドキュメントに追加されました。

バージョン 3.11 で変更: venv システム構成インストールスキーム は作成されたディレクトリのパスを構築するために使われます。

create_configuration(context)

仮想環境に pyvenv.cfg 設定ファイルを作成します。

setup_python(context)

Python 実行ファイルのコピーまたはシンボリックリンクを仮想環境に作成します。 POSIX システムで、特定の python3.x 実行ファイルが使われている場合、同じ名前のファイルが既に存在していない限り、 python および python3 へのシンボリックリンクがその実行ファイルを指すように作成されます。

setup_scripts(context)

プラットフォームに対応した有効化スクリプトを仮想環境にインストールします。

upgrade_dependencies(context)

仮想環境の中の venv のコア依存関係パッケージ(現在は pipsetuptools)をアップグレードします。これは仮想環境の中の pip 実行可能ファイルによって行われます。

バージョン 3.9 で追加.

post_setup(context)

サードパーティーライブラリがオーバーライドするための空のメソッドです。このメソッドをオーバーライドして、仮想環境構築後にパッケージのプリインストールなどのステップを実装できます。

バージョン 3.7.2 で変更: Windows では、バイナリそのものをコピーするのではなく、python[w].exe にリダイレクトを行うスクリプトを使うようになりました。 3.7.2 でのみ、ソース群でビルドを実行しているのでなければ setup_python() だけは何もしません。

バージョン 3.7.3 で変更: Windows では、 setup_scripts() の代わりに setup_python() の一部としてリダイレクトを行うスクリプトをコピーします。 これは 3.7.2 には当てはまりません。 シンボリックリンクを使ったときは、オリジナルの実行ファイルをコピーします。

これらに加えて、 EnvBuildersetup_scripts() やサブクラスの post_setup() が仮想環境にスクリプトをインストールするためのユーティリティーメソッドを提供しています。

install_scripts(context, path)

path は "common", "posix", "nt" ディレクトリを格納したディレクトリへのパスです。各サブディレクトリには仮想環境の bin ディレクトリにインストールするスクリプトを格納します。 "common" の中身と、 os.name に一致するディレクトリの中身を、以下の置換処理を行いながらコピーします:

  • __VENV_DIR__ は仮想環境ディレクトリの絶対パスに置換されます。

  • __VENV_NAME__ は仮想環境の名前 (仮想環境ディレクトリのパスの最後の部分) に置換されます。

  • __VENV_PROMPT__ はプロンプトに置換されます (括弧で囲まれ空白が続く環境名)。

  • __VENV_BIN_NAME__ は bin ディレクトリ名 (binScripts) に置換されます。

  • __VENV_PYTHON__ は仮想環境の Python 実行ファイルの絶対パスに置換されます。

(既存環境のアップグレード中は) ディレクトリは存在しても構いません。

モジュールレベルの簡易関数もあります:

venv.create(env_dir, system_site_packages=False, clear=False, symlinks=False, with_pip=False, prompt=None, upgrade_deps=False)

EnvBuilder を指定されたキーワード引数を使って作成し、その create() メソッドに env_dir 引数を渡して実行します。

バージョン 3.3 で追加.

バージョン 3.4 で変更: with_pip 引数が追加されました。

バージョン 3.6 で変更: prompt 引数が追加されました。

バージョン 3.9 で変更: upgrade_deps 引数が追加されました。

EnvBuilder を拡張する例

次のスクリプトで、作成された仮想環境に setuptools と pip をインストールするサブクラスを実装して EnvBuilder を拡張する方法を示します:

import os
import os.path
from subprocess import Popen, PIPE
import sys
from threading import Thread
from urllib.parse import urlparse
from urllib.request import urlretrieve
import venv

class ExtendedEnvBuilder(venv.EnvBuilder):
    """
    This builder installs setuptools and pip so that you can pip or
    easy_install other packages into the created virtual environment.

    :param nodist: If true, setuptools and pip are not installed into the
                   created virtual environment.
    :param nopip: If true, pip is not installed into the created
                  virtual environment.
    :param progress: If setuptools or pip are installed, the progress of the
                     installation can be monitored by passing a progress
                     callable. If specified, it is called with two
                     arguments: a string indicating some progress, and a
                     context indicating where the string is coming from.
                     The context argument can have one of three values:
                     'main', indicating that it is called from virtualize()
                     itself, and 'stdout' and 'stderr', which are obtained
                     by reading lines from the output streams of a subprocess
                     which is used to install the app.

                     If a callable is not specified, default progress
                     information is output to sys.stderr.
    """

    def __init__(self, *args, **kwargs):
        self.nodist = kwargs.pop('nodist', False)
        self.nopip = kwargs.pop('nopip', False)
        self.progress = kwargs.pop('progress', None)
        self.verbose = kwargs.pop('verbose', False)
        super().__init__(*args, **kwargs)

    def post_setup(self, context):
        """
        Set up any packages which need to be pre-installed into the
        virtual environment being created.

        :param context: The information for the virtual environment
                        creation request being processed.
        """
        os.environ['VIRTUAL_ENV'] = context.env_dir
        if not self.nodist:
            self.install_setuptools(context)
        # Can't install pip without setuptools
        if not self.nopip and not self.nodist:
            self.install_pip(context)

    def reader(self, stream, context):
        """
        Read lines from a subprocess' output stream and either pass to a progress
        callable (if specified) or write progress information to sys.stderr.
        """
        progress = self.progress
        while True:
            s = stream.readline()
            if not s:
                break
            if progress is not None:
                progress(s, context)
            else:
                if not self.verbose:
                    sys.stderr.write('.')
                else:
                    sys.stderr.write(s.decode('utf-8'))
                sys.stderr.flush()
        stream.close()

    def install_script(self, context, name, url):
        _, _, path, _, _, _ = urlparse(url)
        fn = os.path.split(path)[-1]
        binpath = context.bin_path
        distpath = os.path.join(binpath, fn)
        # Download script into the virtual environment's binaries folder
        urlretrieve(url, distpath)
        progress = self.progress
        if self.verbose:
            term = '\n'
        else:
            term = ''
        if progress is not None:
            progress('Installing %s ...%s' % (name, term), 'main')
        else:
            sys.stderr.write('Installing %s ...%s' % (name, term))
            sys.stderr.flush()
        # Install in the virtual environment
        args = [context.env_exe, fn]
        p = Popen(args, stdout=PIPE, stderr=PIPE, cwd=binpath)
        t1 = Thread(target=self.reader, args=(p.stdout, 'stdout'))
        t1.start()
        t2 = Thread(target=self.reader, args=(p.stderr, 'stderr'))
        t2.start()
        p.wait()
        t1.join()
        t2.join()
        if progress is not None:
            progress('done.', 'main')
        else:
            sys.stderr.write('done.\n')
        # Clean up - no longer needed
        os.unlink(distpath)

    def install_setuptools(self, context):
        """
        Install setuptools in the virtual environment.

        :param context: The information for the virtual environment
                        creation request being processed.
        """
        url = 'https://bitbucket.org/pypa/setuptools/downloads/ez_setup.py'
        self.install_script(context, 'setuptools', url)
        # clear up the setuptools archive which gets downloaded
        pred = lambda o: o.startswith('setuptools-') and o.endswith('.tar.gz')
        files = filter(pred, os.listdir(context.bin_path))
        for f in files:
            f = os.path.join(context.bin_path, f)
            os.unlink(f)

    def install_pip(self, context):
        """
        Install pip in the virtual environment.

        :param context: The information for the virtual environment
                        creation request being processed.
        """
        url = 'https://bootstrap.pypa.io/get-pip.py'
        self.install_script(context, 'pip', url)

def main(args=None):
    compatible = True
    if sys.version_info < (3, 3):
        compatible = False
    elif not hasattr(sys, 'base_prefix'):
        compatible = False
    if not compatible:
        raise ValueError('This script is only for use with '
                         'Python 3.3 or later')
    else:
        import argparse

        parser = argparse.ArgumentParser(prog=__name__,
                                         description='Creates virtual Python '
                                                     'environments in one or '
                                                     'more target '
                                                     'directories.')
        parser.add_argument('dirs', metavar='ENV_DIR', nargs='+',
                            help='A directory in which to create the '
                                 'virtual environment.')
        parser.add_argument('--no-setuptools', default=False,
                            action='store_true', dest='nodist',
                            help="Don't install setuptools or pip in the "
                                 "virtual environment.")
        parser.add_argument('--no-pip', default=False,
                            action='store_true', dest='nopip',
                            help="Don't install pip in the virtual "
                                 "environment.")
        parser.add_argument('--system-site-packages', default=False,
                            action='store_true', dest='system_site',
                            help='Give the virtual environment access to the '
                                 'system site-packages dir.')
        if os.name == 'nt':
            use_symlinks = False
        else:
            use_symlinks = True
        parser.add_argument('--symlinks', default=use_symlinks,
                            action='store_true', dest='symlinks',
                            help='Try to use symlinks rather than copies, '
                                 'when symlinks are not the default for '
                                 'the platform.')
        parser.add_argument('--clear', default=False, action='store_true',
                            dest='clear', help='Delete the contents of the '
                                               'virtual environment '
                                               'directory if it already '
                                               'exists, before virtual '
                                               'environment creation.')
        parser.add_argument('--upgrade', default=False, action='store_true',
                            dest='upgrade', help='Upgrade the virtual '
                                                 'environment directory to '
                                                 'use this version of '
                                                 'Python, assuming Python '
                                                 'has been upgraded '
                                                 'in-place.')
        parser.add_argument('--verbose', default=False, action='store_true',
                            dest='verbose', help='Display the output '
                                               'from the scripts which '
                                               'install setuptools and pip.')
        options = parser.parse_args(args)
        if options.upgrade and options.clear:
            raise ValueError('you cannot supply --upgrade and --clear together.')
        builder = ExtendedEnvBuilder(system_site_packages=options.system_site,
                                       clear=options.clear,
                                       symlinks=options.symlinks,
                                       upgrade=options.upgrade,
                                       nodist=options.nodist,
                                       nopip=options.nopip,
                                       verbose=options.verbose)
        for d in options.dirs:
            builder.create(d)

if __name__ == '__main__':
    rc = 1
    try:
        main()
        rc = 0
    except Exception as e:
        print('Error: %s' % e, file=sys.stderr)
    sys.exit(rc)

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