Python入门（一）

由于实习工作需要用到很多Python，并且之前一直拿Python当脚本语言用，基础不扎实。

这个系列记录《Python编程从新手到高手》的阅读过程，希望厘清之前没能力弄懂和没意愿弄懂的知识。

包与虚拟环境#

包就是Python里的第三方库。

一个系统下不同项目的包可能有版本冲突，可以通过虚拟环境解决。相当于给每个项目配一个沙盒。

TIP
不过虚拟环境在实现上和项目是解耦的，所以其实可以创造一些系统级别的通用虚拟环境。

这里讨论虚拟环境的使用#

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python3 -m venv venv

该命令在当前目录创建一个虚拟环境，第一个venv表示调用Python提供的venv工具，第二个venv表示相对路径。

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source venv/bin/activate

该命令激活虚拟环境。

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deactivate

该命令退出虚拟环境。

这里讨论虚拟环境的原理#

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我的项目/
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├── venv/              ← 虚拟环境根目录
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│   ├── bin/           ← Linux/macOS 下的可执行文件
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│   │   ├── python     ← Python解释器的符号链接
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│   │   ├── pip        ← 独立的包管理器
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│   │   └── activate   ← 激活脚本
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│   ├── lib/
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│   │   └── python3.x/
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│   │       └── site-packages/  ← 第三方包安装位置（每个虚拟环境独有）
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│   └── pyvenv.cfg     ← 配置文件

这是创建虚拟环境后一个比较经典的venv文件夹构成。

激活脚本做了以下事情：

保存当前旧PATH。
修改PATH：把虚拟环境路径放到PATH最前面。比如原本的PATH是/usr/local/bin:/usr/bin:...，那么修改后就是/Users/cabbage/python-lab/venv/bin:/usr/local/bin:/usr/bin:...。
设置VIRTUAL_ENV环境变量VIRTUAL_ENV=/Users/cabbage/python-lab/venv。VIRTUAL_ENV是Python生态的一个约定俗成变量，下游工具都认它。比如pip看到这个变量就知道包要装到venv的site-packages里，而不是系统级别的site-packages里。
修改提示符前缀 (venv)。
定义deactivate函数用于恢复。

为什么激活脚本好像只是简单改个PATH就实现了隔离呢？

关键在于 pyvenv.cfg 文件。Python 解释器启动时会做一件事：

拿到自己的路径 sys.executable（比如 .../venv/bin/python）
从这个路径向上查找 pyvenv.cfg
找到了，就读取配置，把 sys.path 里的系统 site-packages 替换成 venv 的 site-packages

sys.path 是 Python 内部的一个列表，控制 import 时去哪里找模块—— 和 shell 的 PATH 原理一样，只是找的是 .py 文件而非可执行文件。

所以隔离不是靠 PATH 实现的，PATH 只负责让 shell 找到 venv 里的 python 和 pip。真正的包隔离靠的是 Python 启动时自己读了 pyvenv.cfg 然后改了 sys.path。

虚拟环境相关的Python生态产品#

venv只解决了一个问题：在一个Python版本下隔离包。现实中的需求比这复杂得多，这些工具就是来填补其他空白的。

conda#

还能管理Python版本以及一些Python包底层依赖的C库和Fortran库。

在机器学习领域使用很多。

poetry#

npm/cargo风格的Python包管理。

uv#

和poetry类似，因为是用Rust写的，性能很好。