前言

 虚拟环境（Virtual Environment） 是 Python 提供的一种机制，用于在一台机器上创建多个相互独立的 Python 运行环境。它解决了 项目间依赖冲突 和 版本管理混乱 的问题，是现代 Python 项目开发的必备工具。一个虚拟环境中大体包含以下三点内容：

• 独立的 Python 解释器
  每个虚拟环境都会复制一份指定版本的 Python 解释器。这样就可以在同一台机器上同时使用不同版本的 Python。

• 独立的依赖包目录
  每个虚拟环境都有自己的 site-packages 文件夹，存放安装的第三方库，不会与全局 Python 冲突。

• 独立的环境变量/配置
  例如 PATH、PYTHONPATH 等变量只在当前虚拟环境中生效，退出后不会污染全局环境。

为什么需要虚拟环境

• 避免依赖冲突
  不同项目可能依赖不同版本的库，比如项目 A 依赖 Django 2.x，项目 B 依赖 Django 3.x。虚拟环境可以让它们共存。

• 保证可复现性
  虚拟环境可以通过 requirements.txt 锁定依赖，确保在不同机器上重现一致的运行环境。

• 简化部署
  在开发环境和生产环境使用相同的虚拟环境，可以减少 “在我机器上能跑，在服务器上却报错” 的问题。

常见虚拟环境工具介绍

• venv（标准库内置）：Python 3.3+ 自带，轻量级虚拟环境工具。
• virtualenv：比 venv 功能更丰富，支持 Python2/3，比 venv 灵活，兼容老版本 Python。
• pyenv + virtualenv：既能切换 Python 版本，又能隔离依赖，适合同时维护多个项目。
• pipenv：集成了 虚拟环境 + 包管理，自动生成 Pipfile 和 Pipfile.lock。
• Poetry：包管理 + 虚拟环境管理一体化，使用 pyproject.toml 管理依赖。
• Conda：跨语言包管理器，很重。
• uv：超高速 Python 包和项目管理工具。

1. venv --- 虚拟环境的创建

1. 创建虚拟环境命令

bash
# MAC：查看当前python版本
python3 --version
# windows/pyenv创建的作用域中
python --version
# 创建虚拟环境，结合pyenv使用
python -m venv /path/to/new/virtual/environment
或
python3 -m venv /path/to/new/virtual/environment

参数说明：

• python：指定用于创建虚拟环境的 Python 解释器，配合pyenv。
• -m venv：运行标准库里的 venv，创建隔离环境。
• /path/to/new/virtual/environment：目录不存在会被创建、目录存在但非空时，某些内容会被就地创建/覆盖（谨慎）；可用 --clear 先清空。

2. 创建后的目录结构

Linux / macOS

md
your-project/
└─ .venv/
   ├─ bin/            # python、pip、激活脚本等
   ├─ include/
   ├─ lib/pythonX.Y/site-packages/
   ├─ pyvenv.cfg
   └─ share

Windows

md
your-project\
└─ .venv\
   ├─ Include\        
   ├─ Lib\site-packages\
   ├─ Scripts\      # python.exe、pip.exe、激活脚本等
   └─ pyvenv.cfg

3. 激活 / 退出

bash
# Linux激活命令(激活后查看)
source .venv/bin/activate
# 退出虚拟环境命令
deactivate

# Windows激活命令
.venv\Scripts\activate
# 退出
deactivate

# 确认版本与位置
python -V
which python    # Linux/macOS
where python    # Windows

4. 使用虚拟环境

zsh
# 在激活的环境中，使用 pip 安装的包只会影响当前环境
pip install selenium
# 查看已安装的包
pip list

# 在进入项目的根目录并创建requirements.txt文件
# Linux
cd /preject
touch requirements.txt
ls

# windows
cd /d e:\project
cd.requirements.txt
dir

# 导出依赖
pip freeze > requirements.txt
# 查看依赖文件是否导入
# Linux
cat requirements.txt
# windows
type requirements.txt

# 从文件安装依赖
pip install -r requirements.txt

# 要删除虚拟环境(确保已退出环境)
# Linux/macOS
rm -rf .venv 
# Windows (命令提示符)
rmdir /s /q .venv 

2. virtualenv --- 虚拟环境的创建(以py 2.7.18为例)

1. 创建虚拟环境命令

bash
# MAC：查看当前python版本
python3 --version
# windows/pyenv创建的作用域中
python --version

# 下载virtualenv
pip install virtualenv

# 查看解释器位置
pyenv prefix  # Linux

# 创建虚拟环境（指定python版本解释器）
python -m virtualenv -p /.pyenv/versions/2.7.18/bin/python3.9 /Library/Environment/Env
python -m virtualenv /Library/Environment/Pk2.7.18  # 在目标版本的python环境中创建虚拟环境

2. Mac系统与windows系统下载2.7.18期间遇到的问题与解决

Mac系统安装2.7.18问题

bash
# Mac系统pyenv install 2.7.18 报错：
ERROR: The Python zlib extension was not compiled. Missing the zlib?
# 在 Mac 上，Python 编译需要依赖一些库（zlib, openssl, readline, xz, bzip2 等）。
# 你需要先安装它们：
brew update
brew install zlib bzip2 readline xz openssl

# 告诉 pyenv 编译时去哪里找 zlib：Homebrew 安装的库不一定在系统默认路径下，所以需要在 pyenv install 时传环境变量

export LDFLAGS="-L$(brew --prefix zlib)/lib -L$(brew --prefix bzip2)/lib -L$(brew --prefix xz)/lib -L$(brew --prefix readline)/lib -L$(brew --prefix openssl)/lib"
export CPPFLAGS="-I$(brew --prefix zlib)/include -I$(brew --prefix bzip2)/include -I$(brew --prefix xz)/include -I$(brew --prefix readline)/include -I$(brew --prefix openssl)/include"
export PKG_CONFIG_PATH="$(brew --prefix zlib)/lib/pkgconfig:$(brew --prefix bzip2)/lib/pkgconfig:$(brew --prefix xz)/lib/pkgconfig:$(brew --prefix readline)/lib/pkgconfig:$(brew --prefix openssl)/lib/pkgconfig"

# 重新安装2.7.18
pyenv install 2.7.18

# 安装是否成功验证
pyenv versions

windows系统安装2.7.18问题

bash
# windows系统安装2.7.8后，pip list报错：
LookupError: unknown encoding: cp65001
# 因为 Windows 的终端默认编码是 cp65001 (UTF-8)，而 Python 2.7.10 对这个编码支持不好，结果导致 pip 启动失败。
# 修改环境变量，强制 Python 使用 UTF-8在 CMD 中运行：
setx PYTHONIOENCODING utf-8
# 验证是否生效
pip -V
# 安装virtualenv
python -m pip install virtualenv

参数说明：

• 如果你用 py -2.7.18 -m pip install virtualenv 安装的，那么直接 virtualenv Env 通常会得到 2.7.18 的环境（因为Python 2.7.9及以后的版本才内置了pip，且Python 2.7.18内置 pip 9.0.1较为稳定，所以这里以Python 2.7.18举例）。
• 结合 pyenv/pyenv-win：先切到目标版本（pyenv local 2.7.18 / pyenv shell 2.7.18），再运行virtualenv Env，直接创建对应Python版本的虚拟环境，省去查看指定版本python解释器的路径（推荐）。

3. 创建后的目录结构

Linux / macOS

md
Env/
├── bin/              # 可执行文件
├── include/              
├── lib             
└─  pyvenv.cfg  

Windows

md
Env/
├── Include/              
├── Lib             
├── libs      
├── Scripts   # 可执行文件
├── .gitignore
└─ pyvenv.cfg 

3. 激活 / 退出

bash
# Linux激活命令(激活后查看python版本与包环境是否隔离)
source .venv/bin/activate
python --version
pip list
# 退出虚拟环境命令
deactivate

# Windows激活命令
.venv\Scripts\activate
# 退出
deactivate

# 确认版本与位置
python -V
python prefix    # Linux/macOS
where python    # Windows

4. 使用virtualenv 指定python解释器配合（pyenv）

bash
# 方法一 
# 直接给出解释器完整路径(但是不要用py3的virtualenv来调py2的解释器创建py2的虚拟环境，因为它在执行过程中会用到 * unpack 这种语法特性（Python 3 里合法，Python 2 不认识），结果它尝试去调用 Python 2.7 的解释器时就会报错)
virtualenv -p /Users/${username}/.pyenv/versions/3.9.1/bin/python3.9 Pk3.9 

# 方法二 (跨版本（Python 2 / 3）创建虚拟环境)
# 安装 pyenv-virtualenv 插件，用 SSH 方式克隆
git clone git@github.com:pyenv/pyenv-virtualenv.git \
  $(pyenv root)/plugins/pyenv-virtualenv

echo 'eval "$(pyenv virtualenv-init -)"' >> ~/.zshrc  # 配置~/.zshrc
source ~/.zshrc  # 刷新配置
# 假设你已经有 Python 2.7.18（通过 pyenv install 2.7.18 装的），就可以直接：
pyenv virtualenv 2.7.18 pk2.7
# 这会在 ~/.pyenv/versions/ 目录下创建一个 独立虚拟环境
ls ~/.pyenv/versions/  # 查询结果：2.7.18	3.10.7	3.9.1	pk2.7
# 激活与切换虚拟环境
pyenv activate pk2.7  # 临时切换虚拟环境
pyenv deactivate  # 退出环境
pyenv local pk2.7  # 在项目目录下，运行该命令后，以后进入该目录时，就会自动切换到这个虚拟环境。

4. 使用虚拟环境（以requirements.txt文件举例进行依赖管理）

zsh
# 在激活的环境中，使用 pip 安装的包只会影响当前环境
pip install selenium
# 查看已安装的包
pip list

# 在进入项目的根目录并创建requirements.txt文件
# Linux
cd /preject
touch requirements.txt
ls
# windows
cd /d e:\project
cd.requirements.txt
dir

# 导出依赖
pip freeze > requirements.txt
# 查看依赖文件是否导入
# Linux
cat requirements.txt
# windows
type requirements.txt

# 从文件安装依赖
pip install -r requirements.txt

# 要删除虚拟环境(确保已退出环境)
# Linux/macOS
rm -rf .venv 
# Windows (命令提示符)
rmdir /s /q .venv 

3. Pipenv --- 虚拟环境（py3.6+）的创建(Pipenv最强大的功能是依赖管理，这部分后续讲解)

1. 创建虚拟环境命令

bash
# Mac系统
# 下载
pip install pipenv
# 进入项目目录下，创建虚拟环境
pipenv --python /Users/${username}/.pyenv/versions/3.9.1/bin/python3.9
# 激活虚拟环境
pipenv shell
# 退出虚拟环境
exit/deactivate

# windows系统
# 下载
pip install pipenv
# 进入项目目录下，创建虚拟环境，用过pyenv安装的python解释器通常在“C:\Users\Administrator\.pyenv\pyenv-win\versions\”目录下
pipenv --python C:\Users\Administrator\.pyenv\pyenv-win\versions\3.9.1\python.exe
# 激活虚拟环境
pipenv shell
# 退出虚拟环境
exit/deactivate

参考资料：

venv --- 虚拟环境的创建
Python 虚拟环境的创建（venv）
Python 包管理工具 uv 使用教程
https://github.com/astral-sh/uv
python多环境管理（venv与virtualenv）
pipenv 入门教程