# 28.3. `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" の作成のサポートを提供します。仮想環境には、仮想環境ごとの site ディレクトリがあり、これはシステムの site ディレクトリから分離させることができます。それぞれの仮想環境には、それ自身の Python バイナリ (様々な Python バージョンで環境を作成できます) があり、仮想環境ごとの site ディレクトリに独立した Python パッケージ群をインストールできます。

Python仮想環境に関してより詳しくは PEP 405 を参照してください。

注釈

`pyvenv` スクリプトは Python 3.6 で非推奨となり、代わりに `python3 -m venv` を使い、仮想環境を動かす Python インタープリタを取り違える可能性を防ぎやすくします。

## 28.3.1. 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。 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、仮想環境の作成に推奨していたツールは `pyvenv` でしたが、Python 3.6では非推奨です。

バージョン 3.5 で変更: 仮想環境の作成には、 `venv` の使用をお勧めします。

参考

Python Packaging User Guide: Creating and using virtual environments

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]
                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)

    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 3.4 で変更: デフォルトで pip をインストールします。`--without-pip` と `--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。

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` が `--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。

仮想環境の作成が完了すれば、その仮想環境のバイナリディレクトリにあるスクリプトで "有効化" できます。 スクリプトの呼び出し方はプラットフォーム固有です (<venv> の部分は、仮想環境があるディレクトリのパスに置き換える必要があります):

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 | $ . <venv>/bin/activate.fish
| csh/tcsh | $ source <venv>/bin/activate.csh
Windows | cmd.exe | C:\> <venv>\Scripts\activate.bat
| PowerShell | PS C:\> <venv>\Scripts\Activate.ps1

環境を有効化するのに特別な指定は 必要 ありません; 有効化は仮想環境のバイナリディレクトリをパスの最初に加えて、 "python" で仮想環境の Python インタプリタが呼び出されるようにし、フルパスを入力せずにインストールされたスクリプトを実行できるようにするだけです。 しかし、インストールされたすべてのスクリプトは有効化しなくても実行可能で、仮想環境の Python で自動的に実行されなければなりません。

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す。 例えば、Bash の有効化スクリプトは "deactivate" 関数を定義している一方、 Windows では、仮想環境が作成されるときにインストールされる `deactivate.bat` と `Deactivate.ps1` という個別のスクリプトがあります。

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

注釈

仮想環境とは、その中にインストールされた Python インタープリタ、ライブラリ、そしてスクリプトが、他の仮想環境にインストールされたものから隔離されている Python 環境です。そして (デフォルトでは) 仮想環境は "システム" の Python、すなわち OS の一部としてインストールされた Python にインストールされている全てのライブラリからも隔離されています。

仮想環境は、 Python 実行ファイルと、それが仮想環境であることを示す幾つかのファイルを含んだディレクトリツリーです。

`Setuptools` や `pip` などの一般的なインストールツールは期待通りに仮想環境と連係します。 言い換えると、仮想環境が有効なときには、 Python パッケージを仮想環境へインストールするのに、インストールツールへの明示的な指示は必要ありません。

仮想環境が有効な場合 (すなわち、仮想環境の Python インタープリタを実行しているとき)、 `sys.prefix` と `sys.exec_prefix` は仮想環境のベースディレクトリを示します。 代わりに `sys.base_prefix` と `sys.base_exec_prefix` が仮想環境を作るときに使った、仮想環境ではない環境の Python がインストールされている場所を示します。 仮想環境が無効の時は、 `sys.prefix` は `sys.base_prefix` と、 `sys.exec_prefix` は `sys.base_exec_prefix` と同じになります (全て仮想環境ではない環境の Python のインストール場所を示します)。

仮想環境が有効なときに、不注意で仮想環境の外にプロジェクトがインストールされることを避けるために、インストールパスを変更するあらゆるオプションは distutils の全ての設定ファイルによって無視されます。

コマンドシェルで作業をしているとき、仮想環境の実行可能ファイルディレクトリにある `activate` スクリプト (正確なファイル名はシェル依存です) を実行して、仮想環境を有効化できます。 このスクリプトは仮想環境の実行可能ファイルのディレクトリを、実行中のシェルの `PATH` 環境変数の先頭に差し込みます。 それ以外の状況では、仮想環境を有効化するための作業は必要無いはずです—仮想環境にインストールされたスクリプトには、仮想環境の Python インタプリタを指す "shebang" 行があります。 これはつまり、スクリプトは `PATH` の値に関係無く、仮想環境のインタプリタで実行されるということです。 Windows では、 Windows 用の Python ランチャがインストールされている場合は "shebang" 行の処理がサポートされています (この機能はバージョン 3.3 で Python に追加されました - 詳細は PEP 397 を参照してください)。 従って、インストールされたスクリプトを Windows のエクスプローラのウィンドウからダブルクリックすると、 `PATH` にその仮想環境への参照を持たせる必要無く、そのスクリプトが正しいインタープリタで実行されるはずです。

## 28.3.2. 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)

  `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 (と必要な DLL や `pythonw.exe` などのバイナリ) 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` -- 仮想環境が有効になっているときに使われる文字列 (デフォルトは `None` で、その環境のディレクトリ名が使われることになります)。

  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。

  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)

    このメソッドは path (絶対パスあるいは現在のディレクトリからの相対パス) を必要な1つの引数と受け取ります。`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、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全ての必要なディレクトリを作成し、コンテキストオブジェクトを返します。 これは (パスなどの) 属性を保持しているだけのオブジェクトで、他のメソッドから使うためのものです。 既存の仮想環境ディレクトリ上での操作を許可するために `clear` や `upgrade` が指定されている場合に限り、作成されるディレクトリは既に存在していても構いません。

  `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 (および、 Windows では DLL も) のコピー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` という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。

  `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。

  これらに加えて、 `EnvBuilder` は `setup_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 (`bin` か `Scripts`) 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)

  `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 3.4 で変更: `with_pip` 引数が追加されました。

## 28.3.3. `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://raw.github.com/pypa/pip/master/contrib/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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