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Python 的虛擬環境及多版本開發利器─Virtualenv 與 Pythonbrew

Python 的虛擬環境及多版本開發利器─Virtualenv 與 Pythonbrew

Virtualenv 和 Pythonbrew 都是可以創造虛擬(獨立)Python 環境的工具,只是虛擬(獨立)標的不同。

Virtualenv 可以隔離函數庫需求不同的專案,讓它們不會互相影響。在建立並啟動虛擬環境後,透過 pip 安裝的套件會被放在虛擬環境中,專案就可以擁有一個獨立的環境。

簡而言之,Virtualenv 可以幫你做到:

  • 在沒有權限的情況下安裝新套件
  • 不同專案可以使用不同版本的相同套件
  • 套件版本升級時不會影響其他專案

Pythonbrew 則可以在家目錄中安裝多個 Python,並迅速地切換版本;也可以在指定的 Python 版本下批次測試你的 Python 程式;另外更整合了 Virtualenv。

這篇文章會詳細介紹這兩個工具,讓你在多人開發及多版本開發的環境中更得心應手。

 

事前準備

Python 的 package 通常會上傳至 PyPI,有很多工具都可以從 PyPI 安裝 package。下面會使用 easy_install 這個工具(由 setuptools 提供)來安裝 Virtualenv 和 Pythonbrew。

01. Linux

如果不知道 easy_install 或還沒安裝 setuptools,在 Debian/Ubuntu 可以用下列指令安裝:

$ sudo apt-get install python-setuptools 

在 Fedora/CentOS/Redhat/openSUSE,則可以使用:

$ su - # yum install python-setuptools 

02. Windows

在 Windows 則可以從 setuptools 的頁面找到 *.exe 格式的安裝檔案。安裝完後,可以在 C:\PythonX.Y\Scripts</code>(X.Y 是 Python 的版本)下找到 easy_install.exe。記得把這個路徑放進 Windows 環境變數中的 PATH。

接著就可以輕鬆安裝任何在 PyPI 的 Python Package 囉。

Virtualenv - Virtual Python Environment builder

01. 安裝

Pythonbrew 已整合了 Virtualenv,如果不想額外安裝一個套件,也可以不要裝 Virtualenv。

如果需要安裝,請於命令列模式下輸入下列指令:

# easy_install virtualenv 

02. 使用方法

I. 建立虛擬環境

請於命令列模式下輸入下列指令:

$ virtualenv [指定虛擬環境的名稱] 

例如下列指令會建立名為 “ENV” 的虛擬環境:

$ virtualenv ENV 

預設在建立虛擬環境時,會依賴系統環境中的 site packages,如果想完全不依賴系統的 packages,可以加上參數 —no-site-packages 來建立虛擬環境:

$ virtualenv --no-site-packages [指定虛擬環境的名稱] 

II. 啟動虛擬環境

請先切換當前目錄至建立的虛擬環境中。前例中,建立名稱為 “ENV”,則:
$ cd ENV 
接著,啟動虛擬環境:
$ source bin/activate 
在 Windows 環境中則改用:
> \path\to\env\Scripts\activate.bat 
然後就可以注意到,在 shell 提示字元的最前面多了虛擬環境的名稱提示:
(ENV) ...$ 
III. 退出虛擬環境
請於命令列模式下輸入下列指令:
$ deactivate 
就可以回到系統原先的 Python 環境。
IV. 在虛擬環境安裝新的 Python 套件
Virtualenv 在安裝時會附帶 pip 這個 Python 的套件安裝工具,當虛擬環境被啟動時,由它安裝的 package 會出現在虛擬環境的資料夾中,用法是:
(ENV)...$ pip install [套件名稱] 
如果系統也有安裝 pip,請特別注意是否已經啟動虛擬環境,否則套件會被安裝到系統中,而非虛擬環境裡。 如果想要避免 pip 在沒有進入虛擬環境時被使用,可以在 ~/.bashrc 加上:
export PIP_REQUIRE_VIRTUALENV=true 
要求 pip 一定要在虛擬環境中執行。 也可以用下面的設定,讓系統的 pip 自動使用啟動中的虛擬環境。
export PIP_RESPECT_VIRTUALENV=true 
避免意外將套件安裝至系統環境。
V. 從程式中指定使用虛擬環境的函數庫
無法從 Shell 啟動虛擬環境的情況,像是使用 mod_pythonmod_wsgi,這時可以在 Python 的程式中加上:
activate_this = '/path/to/env/bin/activate_this.py' execfile(activate_this, dict(__file__=activate_this)) 
來使用安裝在虛擬環境中的 packages。

03. 延伸套件:Virtualenvwrapper

Virtualenvwrapper 是一個 Virtualenv 的 extension,可使虛擬環境的管理變得更容易。 詳細來說,Virtualenvwrapper 提供下述功能:
  1. 將所有的虛擬環境整合在一個目錄下。
  2. 管理(新增、移除、複製)所有的虛擬環境。
  3. 可以使用一個命令切換虛擬環境。
  4. Tab 補全虛擬環境的名字。
  5. 每個操作都提供允許使用者自訂的 hooks。
  6. 可撰寫容易分享的 extension plugin 系統。
I. 安裝
請於命令列模式下輸入下列指令:
# easy_install virtualenvwrapper 
II. 使用方法
$WORKON_HOME製作虛擬環境:
$ mkvirtualenv [-i package] [-r requirements_file] [virtualenv options] ENVNAME 
列出所有的虛擬環境:
$ lsvirtualenv [-b] [-l] [-h] 
-b 是簡短模式;-l 是詳細模式(預設);-h 是印出 help 資訊。 移除虛擬環境:
$ rmvirtualenv ENVNAME 
複製虛擬環境:
$ cpvirtualenv ENVNAME TARGETENVNAME 
啟動虛擬環境:
$ workon [environment_name] 
如果只輸入 workon,則會列出所有的虛擬環境。 離開虛擬環境一樣是使用 deactivate。 可以使用下面的設定來告訴 pip Virtualenv 的路徑。
export PIP_VIRTUALENV_BASE=$WORKON_HOME 
Virtualenvwrapper 的功能當然不只如此,更多功能可以參考 Virtualenvwrapper 的官方文件

Pythonbrew

01. 安裝

Pythonbrew 是個比較新的專案,雖然比較新,卻非常完整。它也有整合上面介紹的 Virtualenv。可以用類似 Virtualenvwrapper 的方式來操作 Virtualenv。 安裝方式與 Virtualenv 一樣,只要輸入下面的指令就可以了:
# easy_install $ pythonbrew 
Pythonbrew 官方有推薦的安裝方式,但這篇教學為求一致性,就不額外介紹了,可以參考 pythonbrew/README.rst。 對於 Windows 的使用者,很可惜地,Pythonbrew 暫時沒有支援 Windows 的計畫 (#6: Windows Support? - Issues - utahta/pythonbrew - GitHub)。所以 Windows 暫時還沒辦法使用 Pythonbrew 囉。 經過 easy_install 的安裝後,還需要在 shell 執行:
$ pythonbrew_install 
才會把初始的設定檔和資料夾配置進你的家目錄。接著要修改 ~/.bashrc 的配置:
$ echo "source ~/.pythonbrew/etc/bashrc" >> ~/.bashrc 
這樣就算安裝完全囉。 Pythonbrew 使用 curl 來抓取資料,如果你的系統沒有,請記得安裝。Ubuntu 上可以使用這行指令:
$ sudo apt-get install curl 

02. 編譯前準備

因為 Pythonbrew 採取下載 tarball,並編譯、安裝的方法,所以我們要先為系統準備好編譯 Python 所需的套件。 也因為許多 Linux 發行版都已打包 Python,所以我們可以偷懶一點,用已經打包好的套件來解決編譯所需的相依性。在 Ubuntu/Debian 上,可以透過:
$ sudo apt-get build-dep python2.7 
來安裝所有編譯 Python 2.7 所需的套件。雖然已經能夠安裝得相當完整,但還是缺少了 gdbm 這個 module,如果需要的話,可以透過:
$ sudo apt-get build-dep python-gdbm 
來安裝編譯 gdbm 所需的套件。 註:bsddb185linuxaudiodevossaudiodevsunaudiodev 等是按以上方式安裝後,仍會缺少的 module。其中 ossaudiodev(Open Sound System)在隨 Ubuntu 發布的 Python 中有提供,列出來讓大家參考。 Fedora/CentOS/Redhat/openSUSE 則可以使用 yum-builddep 這個指令。

03. 使用方法

Pythonbrew 的操作不外乎安裝、移除、列出及使用新的 Python 版本,下面是依照初次使用時所需的指令順序來介紹。
I. 列出可安裝的版本
首先我們用 list --know 列出可以安裝的 Python 版本:
$ pythonbrew list --know 
II. 安裝新的版本
接著利用 install VERSION 來下載並編譯 Python 到本機,除了接 Python 的版本編號以外,也可以接 Python 的 tarball 路徑或網址來安裝;也能調整編譯 Python 的選項。下面是一些例子:
$ pythonbrew install 2.7.2 $ pythonbrew install --verbose 2.7.2 $ pythonbrew install --force 2.7.2 $ pythonbrew install --no-test 2.7.2 $ pythonbrew install --configure="CC=gcc_4.1" 2.7.2 $ pythonbrew install --no-setuptools 2.7.2 $ pythonbrew install http://www.python.org/ftp/python/2.7/Python-2.7.2.tgz $ pythonbrew install /path/to/Python-2.7.2.tgz $ pythonbrew install /path/to/Python-2.7.2 $ pythonbrew install 2.7.2 3.2 
III. 清理安裝時產生的檔案
下載的 Python tarball 會放在 ~/.pythonbrew/dists/ 下;而編譯則會在 ~/.pythonbrew/build/ 下進行。如果想清理這兩個目錄,可以使用:
$ pythonbrew cleanup 
IV. 列出所有已安裝的版本
安裝好之後,可以使用 list 命令列出所有已安裝的 Python 版本:
$ pythonbrew list 
後面有打星號的,就是現在正在使用的 Python 版本。
V. 切換已安裝的版本
可以使用 switch 來切換預設的 Python 版本:
$ pythonbrew switch VERSION 
如果只想在當前的 shell 下切換,可以使用 use
$ pythonbrew use VERSION 
要切換回預設的環境時,使用 off
$ pythonbrew off 
就會返回系統環境的 Python 了。
VI. 批次在不同版本下測試
最重要的是,可以用系統內所有安裝過的 Python 版本,或指定的 Python 版本來測試自己的程式!
$ pythonbrew py test.py # 使用所有有安裝的版本 $ pythonbrew py -v test.py # 詳細輸出 $ pythonbrew py -p 2.7.2 -p 3.2 test.py # 指定特定的版本 
VII. 移除已安裝的版本
若想移除已經安裝的 Python,則可以使用 uninstall
$ pythonbrew uninstall 2.7.2 $ pythonbrew uninstall 2.7.2 3.2 
VIII. 與 Virtualenv 的整合
要注意 Pythonbrew 中所提供的 Virtualenv,是基於 Pythonbrew 中所安裝的 Python(置於 ~/.pythonbrew/venvs/Python-VERSION/ 下)。在不使用 Pythonbrew 的情況下,無法使用附屬於 Pythonbrew 的 venv 功能。 Pythonbrew 提供了和 Virtualenvwrapper 類似的功能,只是沒有像 Virtualenvwrapper 那麼完整的 plugin 系統。所有在 Pythonbrew 中的 Virtualenv 指令都以 venv 作為第一個副命令。
$ pythonbrew venv create [指定虛擬環境的名稱] $ pythonbrew venv list $ pythonbrew venv use [指定虛擬環境的名稱] $ pythonbrew venv delete [指定虛擬環境的名稱] 
離開虛擬環境一樣是使用 deactivate
IX. Buildout
如果有使用 Buildout 這個工具,也可以透過 Pythonbrew 來執行:
$ pythonbrew buildout $ pythonbrew buildout -p 2.6.6 # 指定版本 
X. 自我更新
最後,Pythonbrew 有內建更新自己的指令:
$ pythonbrew update $ pythonbrew update --master $ pythonbrew update --develop 
Virtualenv 和 Pythonbrew 就介紹到這邊,如果想獲得更多資訊,可以多多參考它們的官網哦。祝大家玩得愉快。

參考資料