# `venv` --- 创建虚拟环境

3.3 新版功能.

源码： Lib/venv/

`venv` 模块支持使用自己的站点目录创建轻量级“虚拟环境”，可选择与系统站点目录隔离。每个虚拟环境都有自己的 Python 二进制文件（与用于创建此环境的二进制文件的版本相匹配），并且可以在其站点目录中拥有自己独立的已安装 Python 软件包集。

有关 Python 虚拟环境的更多信息，请参阅 PEP 405 。

参见

Python 打包用户指南：创建和使用虚拟环境

## 创建虚拟环境

通过执行 `venv` 指令来创建一个 虚拟环境:

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

运行此命令将创建目标目录（父目录若不存在也将创建），并放置一个 `pyvenv.cfg` 文件在其中，文件中有一个 `home` 键，它的值指向运行此命令的 Python 安装（目标目录的常用名称是 `.venv`）。它还会创建一个 `bin` 子目录（在 Windows 上是 `Scripts`），其中包含 Python 二进制文件的副本或符号链接（视创建环境时使用的平台或参数而定）。它还会创建一个（初始为空的） `lib/pythonX.Y/site-packages` 子目录（在 Windows 上是 `Lib\site-packages`）。如果指定了一个现有的目录，这个目录就将被重新使用。

3.6 版后已移除: `pyvenv` 是 Python 3.3 和 3.4 中创建虚拟环境的推荐工具，不过 在 Python 3.6 中已弃用。

在 3.5 版更改: 现在推荐使用 `venv` 来创建虚拟环境。

在 Windows 上，调用 `venv` 命令如下:

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

或者，如果已经为 Python 安装 配置好 `PATH` 和 `PATHEXT` 变量:

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

本命令如果以 `-h` 参数运行，将显示可用的选项:

    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.

在 3.9 版更改: 添加 `--upgrade-deps` 选项，用于将 pip + setuptools 升级到 PyPI 上的最新版本

在 3.4 版更改: 默认安装 pip，并添加 `--without-pip` 和 `--copies` 选项

在 3.4 版更改: 在早期版本中，如果目标目录已存在，将引发错误，除非使用了 `--clear` 或 `--upgrade` 选项。

注解

虽然 Windows 支持符号链接，但不推荐使用它们。特别注意，在文件资源管理器中双击 `python.exe` 将立即解析符号链接，并忽略虚拟环境。

注解

在 Microsoft Windows 上，为了启用 `Activate.ps1` 脚本，可能需要修改用户的执行策略。可以运行以下 PowerShell 命令来执行此操作：

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

参阅 About Execution Policies 以获取更多信息。

生成的 `pyvenv.cfg` 文件还包括 `include-system-site-packages` 键，如果运行 `venv` 时带有 `--system-site-packages` 选项，则键值为 `true`，否则为 `false`。

除非采用 `--without-pip` 选项，否则将会调用 `ensurepip` 将 `pip` 引导到虚拟环境中。

可以向 `venv` 传入多个路径，此时将根据给定的选项，在所给的每个路径上创建相同的虚拟环境。

创建虚拟环境后，可以使用虚拟环境的二进制目录中的脚本来“激活”该环境。不同平台调用的脚本是不同的（须将 <venv> 替换为包含虚拟环境的目录路径）：

平台 | Shell | 用于激活虚拟环境的命令
--- | --- | ---
POSIX | bash/zsh | $ source <venv>/bin/activate
| fish | $ source <venv>/bin/activate.fish
| csh/tcsh | $ source <venv>/bin/activate.csh
| PowerShell Core | $ <venv>/bin/Activate.ps1
Windows | cmd.exe | C:\> <venv>\Scripts\activate.bat
| PowerShell | PS C:\> <venv>\Scripts\Activate.ps1

当一个虚拟环境被激活时，`VIRTUAL_ENV` 环境变量会被设为该虚拟环境的路径。 这可被用来检测程序是否运行在虚拟环境中。

激活环境不是 必须 的，激活只是将虚拟环境的二进制目录添加到搜索路径中，这样 "python" 命令将调用虚拟环境的 Python 解释器，可以运行其中已安装的脚本，而不必输入其完整路径。但是，安装在虚拟环境中的所有脚本都应在不激活的情况下可运行，并自动与虚拟环境的 Python 一起运行。

在 shell 中输入 "deactivate" 可以退出虚拟环境。具体机制取决于不同平台，并且是内部实现（通常使用脚本或 shell 函数）。

3.4 新版功能: `fish` 和 `csh` 激活脚本。

3.8 新版功能: 在 POSIX 上安装 PowerShell 激活脚本，以支持 PowerShell Core。

注解

虚拟环境是一个 Python 环境，安装到其中的 Python 解释器、库和脚本与其他虚拟环境中的内容是隔离的，且（默认）与“系统级” Python（操作系统的一部分）中安装的库是隔离的。

虚拟环境是一个目录树，其中包含 Python 可执行文件和其他文件，其他文件指示了这是一个是虚拟环境。

常用安装工具如 setuptools 和 pip 可以在虚拟环境中按预期工作。换句话说，当虚拟环境被激活，它们就会将 Python 软件包安装到虚拟环境中，无需明确指示。

当虚拟环境被激活（即虚拟环境的 Python 解释器正在运行），属性 `sys.prefix` 和 `sys.exec_prefix` 指向的是虚拟环境的基础目录，而 `sys.base_prefix` 和 `sys.base_exec_prefix` 指向非虚拟环境的 Python 安装，即曾用于创建虚拟环境的那个 Python 安装。如果虚拟环境没有被激活，则 `sys.prefix` 与 `sys.base_prefix` 相同，且 `sys.exec_prefix` 与 `sys.base_exec_prefix` 相同（它们均指向非虚拟环境的 Python 安装）。

当虚拟环境被激活，所有 `distutils` 配置文件中更改安装路径的选项都会被忽略，以防止无意中将项目安装在虚拟环境之外。

在命令行 shell 中工作时，用户可以运行虚拟环境可执行文件目录中的 `activate` 脚本来激活虚拟环境（调用该文件的确切文件名和命令取决于 shell），这会将虚拟环境的可执行文件目录添加到当前 shell 的 `PATH` 环境变量。在其他情况下，无需激活虚拟环境。安装到虚拟环境中的脚本有 "shebang" 行，指向虚拟环境的 Python 解释器。这意味着无论 `PATH` 的值如何，脚本都将与该解释器一起运行。在 Windows 上，如果已安装 Python Launcher for Windows，则支持处理 "shebang" 行（此功能在 Python 3.3 中添加，详情请参阅 PEP 397）。这样，在 Windows 资源管理器中双击已安装的脚本，应该会使用正确的解释器运行该脚本，而在 `PATH` 中无需指向其虚拟环境。

## API

上述的高级方法使用了一个简单的 API，该 API 提供了一种机制，第三方虚拟环境创建者可以根据其需求自定义环境创建过程，该 API 为 `EnvBuilder` 类。

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

  `EnvBuilder` 类在实例化时接受以下关键字参数：

  - `system_site_packages` -- 一个布尔值，要求系统 Python 的 site-packages 对环境可用（默认为 `False`）。

  - `clear` -- 一个布尔值，如果为 true，则在创建环境前将删除目标目录的现有内容。

  - `symlinks` -- 一个布尔值，指示是否尝试符号链接 Python 二进制文件，而不是进行复制。

  - `upgrade` -- 一个布尔值，如果为 true，则将使用当前运行的 Python 去升级一个现有的环境，这主要在原位置的 Python 更新后使用（默认为 `False`）。

  - `with_pip` -- 一个布尔值，如果为 true，则确保在虚拟环境中已安装 pip。这使用的是带有 `--default-pip` 选项的 `ensurepip`。

  - `prompt` -- 激活虚拟环境后显示的提示符（默认为 `None`，表示使用环境所在的目录名称）。如果使用了 `"."` 这一特殊字符串，则使用当前目录的基本名称作为提示符。

  - `upgrade_deps` -- 将基本 venv 模块更新为 PyPI 上的最新版本。

  在 3.4 版更改: 添加 `with_pip` 参数

  3.6 新版功能: 添加 `prompt` 参数

  3.9 新版功能: 添加 `upgrade_deps` 参数

  第三方虚拟环境工具的创建者可以自由地将此处提供的 `EnvBuilder` 类作为基类。

  返回的 env-builder 是一个对象，包含一个 `create` 方法：

  `create`(env_dir)

    指定要建立虚拟环境的目标目录（绝对路径或相对于当前路径）来创建虚拟环境。`create` 方法将在指定目录中创建环境，或者引发对应的异常。

    `EnvBuilder` 类的 `create` 方法定义了可用于定制子类的钩子:

        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)

    每个方法 `ensure_directories()`, `create_configuration()`, `setup_python()`, `setup_scripts()` 和 `post_setup()` 都可以被重写。

  `ensure_directories`(env_dir)

    创建环境目录和所有必需的目录，并返回一个上下文对象。该对象只是一个容器，保存属性（如路径），供其他方法使用。允许目录已经存在，如果指定了 `clear` 或 `upgrade` 就允许在现有环境目录上进行操作。

  `create_configuration`(context)

    在环境中创建 `pyvenv.cfg` 配置文件。

  `setup_python`(context)

    在环境中创建 Python 可执行文件的拷贝或符号链接。在 POSIX 系统上，如果给定了可执行文件 `python3.x`，将创建指向该可执行文件的 `python` 和 `python3` 符号链接，除非相同名称的文件已经存在。

  `setup_scripts`(context)

    将适用于平台的激活脚本安装到虚拟环境中。

  `upgrade_dependencies`(context)

    升级环境中 venv 依赖的核心软件包（当前为 `pip` 和 `setuptools`）。通过在环境中使用 `pip` 可执行文件来完成。

    3.9 新版功能.

  `post_setup`(context)

    占位方法，可以在第三方实现中重写，用于在虚拟环境中预安装软件包，或是其他创建后要执行的步骤。

  在 3.7.2 版更改: Windows 现在为 `python[w].exe` 使用重定向脚本，而不是复制实际的二进制文件。仅在 3.7.2 中，除非运行的是源码树中的构建，否则 `setup_python()` 不会执行任何操作。

  在 3.7.3 版更改: Windows 将重定向脚本复制为 `setup_python()` 的一部分而非 `setup_scripts()`。在 3.7.2 中不是这种情况。使用符号链接时，将链接至原始可执行文件。

  此外，`EnvBuilder` 提供了如下实用方法，可以从子类的 `setup_scripts()` 或 `post_setup()` 调用，用来将自定义脚本安装到虚拟环境中。

  `install_scripts`(context, path)

    path 是一个目录的路径，该目录应包含子目录 "common", "posix", "nt"，每个子目录存有发往对应环境中 bin 目录的脚本。在下列占位符替换完毕后，将复制 "common" 的内容和与 `os.name` 对应的子目录：

    - `__VENV_DIR__` 会被替换为环境目录的绝对路径。

    - `__VENV_NAME__` 会被替换为环境名称（环境目录的最后一个字段）。

    - `__VENV_PROMPT__` 会被替换为提示符（用括号括起来的环境名称紧跟着一个空格）。

    - `__VENV_BIN_NAME__` 会被替换为 bin 目录的名称（ `bin` 或 `Scripts` ）。

    - `__VENV_PYTHON__` 会被替换为环境可执行文件的绝对路径。

    允许目录已存在（用于升级现有环境时）。

有一个方便实用的模块级别的函数:

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

  通过关键词参数来创建一个 `EnvBuilder`，并且使用 env_dir 参数来调用它的 `create()` 方法。

  3.3 新版功能.

  在 3.4 版更改: 添加 `with_pip` 参数

  在 3.6 版更改: 添加 `prompt` 参数

## 一个扩展 `EnvBuilder` 的例子

下面的脚本展示了如何通过实现一个子类来扩展 `EnvBuilder`。这个子类会安装 setuptotols 和 pip 的到被创建的虚拟环境中。

    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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