python 虚拟环境管理

参考文献

虚拟环境：你肯定用过，但不一定了解.hucci

从pip到uv：一口气梳理现代Python项目管理全流程！

【uv】Python迄今最好的项目管理+环境管理工具（吧？）

uv 官方文档及翻译后的镜像站镜像站

GPT-5

DeepSeek-V3.1

在开发不同 python 项目时，所用到的 python 版本、package 都有可能不同

在命令行直接使用 python main.py，使用是全局环境

在相同环境下开发不同项目，不仅会污染全局环境，还可能因为缺失 module、版本冲突导致程序运行失败。这时，为不同的项目单独设立一个虚拟环境可以解决这些问题

虚拟环境

虚拟环境：你肯定用过，但不一定了解.hucci 认为虚拟环境包含三个主要内容——python 解释器、激活脚本、第三方包

（在 windows 环境中）先使用 python 的内置模块 venv（python 3.3+ 自带）在当前的根目录创建一个虚拟环境

python -m venv hello_env

执行后，会在根目录生成一个名为 hello_env 的文件夹。推荐取名为 .venv，因为当前主流编辑器都会自动识别该目录为虚拟环境。该文件夹下有四个文件（夹）

// windows 环境
Include
Lib
Scripts  // 该目录下的 activate 为激活脚本
pyvenv.cfg

使用如下指令启动激活脚本，动态修改当前终端会话的环境变量，使系统优先使用虚拟环境中的 Python 解释器和第三方包。这时命令提示符前会出现虚拟环境的名称 hgello_env

PS D:\code\venv> hello_env\Scripts\activate
(hello_env) PS D:\code\venv>

第三方包则存放在 .\lib\site-packages 下，这时使用 pip install 引入的包也存放在该目录下

venv 和 pip 的关系

venv 负责环境隔离

pip 负责包管理，在当前激活的环境中安装、卸载、升级 Python 包

常见环境管理工具

venv：python 官方提供的环境管理工具。venv 即 virtual environment 的简写

conda：第三方工具，配置文件、软件仓库均与 python 官方不同。且除 python 外，conda 还支持 C++、rust 等其他语言，是一个跨平台的包管理工具和环境管理工具

全局环境使用规范

GPT-5 认为，对于全局环境，有一些最佳实践和使用规范：

避免直接使用全局环境运行项目
保持全局环境简洁，只安装一些工具包（例如，pip，pytest，black 等开发工具）
更新全局环境中的 Python 和工具

依赖管理

创建虚拟环境后，我们也需要把这些配置分享给其他开发者。这就是依赖管理的任务所在

pip freeze

早期，通常使用 pip freeze 命令来输出当前环境（如下为 hello_env 环境）下的依赖

(hello_env) PS D:\code\venv> pip freeze
numpy==2.3.3
pandas==2.3.2
python-dateutil==2.9.0.post0
pytz==2025.2
six==1.17.0
tzdata==2025.2

通常使用 pip freeze > requirements.txt 重定向输出为 requirements.txt。这样，别的开发者只需要 pip install -r requirements.txt 就可以一键安装

pyproject.toml

pip freeze 方法存在问题，它无法分别直接依赖和间接依赖。在卸载时不会同时卸载间接依赖，这样会留下一堆无用的孤儿依赖

包存在直接依赖和间接依赖的关系。如 pandas 是用户 pip install pandas 直接引入的，而 pytz 是 pandas 的依赖，所以被自动安装

为了解决间接依赖问题，python 官方提出了统一的规范 pyproject.toml 文件。它允许开发者只记录直接依赖即可

[project]
name = "proj"
version = "0.1.0"
dependencies = ["numpy==2.3.3","pandas==2.3.2"
]

python 官方并没有提供自动化工具来管理 pyproject.toml，也就是说 pyproject.toml 需要开发者手动填入直接依赖。不过社区提供了多种解决方案，如 poetry、uv、PDM

后面介绍 uv 的用法

uv

uv 是 Python 项目管理工具和环境管理工具，不仅提供了虚拟环境和包的管理功能，还可以快速搭建 python 项目的文件结构

安装 uv

官方文档指出，可以通过 powershell 命令一键安装 uv

PS D:\code\venv> powershell -ExecutionPolicy ByPass -c "irm https://astral.sh/uv/install.ps1 | iex"
Downloading uv 0.8.22 (x86_64-pc-windows-msvc)
Installing to C:\Users\UnGoose\.local\binuv.exeuvx.exeuvw.exe
everything's installed!To add C:\Users\UnGoose\.local\bin to your PATH, either restart your shell or run:set Path=C:\Users\UnGoose\.local\bin;%Path%   (cmd)$env:Path = "C:\Users\UnGoose\.local\bin;$env:Path"   (powershell)

它会自动安装并修改环境变量 PATH

创建项目

一般来说，创建项目同时需要新建 git 仓库、README.md，uv 提供 init 方法，可以快速创建并初始化一个项目

PS D:\code> uv init hello_uv
Initialized project `hello-uv` at `D:\code\hello_uv`
PS D:\code> cd hello_uv
PS D:\code\hello_uv> dir目录: D:\code\hello_uv
Mode                 LastWriteTime         Length Name
----                 -------------         ------ ----
-a----         2025/9/25     17:37            109 .gitignore
-a----         2025/9/25     17:37              5 .python-version
-a----         2025/9/25     17:37             86 main.py
-a----         2025/9/25     17:37            154 pyproject.toml
-a----         2025/9/25     17:37              0 README.md

创建虚拟环境并激活

PS D:\code\hello_uv> uv venv .venv
Using CPython 3.11.7 interpreter at: C:\Users\UnGoose\anaconda3\python3.exe
Creating virtual environment at: .venv
Activate with: .venv\Scripts\activate
PS D:\code\hello_uv>.venv\Scripts\activate
(.venv) PS D:\code\hello_uv>