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、対象のディレクトリ (およびまだ作成されていない親ディレクトリ) 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実行した Python のインストール場所を指します。 このコマンドは、python バイナリ (Windows の場合はいくつかのバイナリ) のコピーを含む bin (Windows では Scripts) サブディレクトリも作成します。 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。

バージョン 3.6 で撤廃: 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。

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--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 --clear--upgrade オプションが指定されていない限り、対象のディレクトリが既に存在していた場合はエラーを送出していました。 現在は、既存のディレクトリが指定された場合、中身が削除されディレクトリは新規作成されたように扱われます。

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:

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.batDeactivate.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。

Setuptoolspip 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.prefixsys.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_prefixsys.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.prefixsys.base_prefix と、 sys.exec_prefixsys.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。デフォルトは Linux や Unix システムでは True ですが、Windows では False です。
  • 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 clearupgrade 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、 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)

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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