Очевидно, что как минимум разработчику на Python нужен какой-то механизм, позволяющий содержать разные проекты в изолированных "песочницах". Такой механизм существует и называется виртуальные окружения.

Устройство виртуальных окружений

Каждое виртуальное окружение представляет собой директорию, содержимое которой структурно напоминает общесистемное окружение — поддиректории соответственно названы и наполнены. Давайте рассмотрим пример:

$ tree env
env
├── bin
│   ├── activate
│   …
│   ├── pip
│   …
│   └── python3 -> …/python3
├── lib
│   └── python3.6
│       └── site-packages
│           ├── pip
│           │   ├── …
│           …
│           └── setuptools-40.6.2.dist-info
│               ├── …
…

При работе в окружении нужно запускать не системные Python и pip, а исполняемые файлы из папки bin. Дело в том, что интерпретатор Python, когда находится в окружении, знает, что по относительному (к директории bin) пути ../lib/python3.6 находятся все доступные пакеты. И копия pip из директории bin/ устанавливает пакеты в это же окружение, не затрагивая систему. Получается та самая желанная изоляция!

Создание виртуального окружения

Конечно же, вручную создавать всю описанную иерархию директорий и файлов не нужно — для этого есть специальный модуль venv.

В macOS и Windows этот модуль, как и pip, входит в поставку Python. На Ubuntu же его нужно установить отдельно командой

$ sudo apt install python3-venv

Проверим, что модуль установлен и пригоден к использованию:

~$ python3 -m venv --help

Создаётся окружение командой python3 -m venv имя_окружения. Давайте создадим одно и установим в это окружение пакет cowsay:

        $ python3 -m venv first_venv
        $ first_venv/bin/pip install cowsay
        $ first_venv/bin/cowsay hello

Вы можете видеть, что пакет устанавливается вместе с точкой входа, которую можно вызвать командой first_venv/bin/cowsay, а также сам пакет становится доступен интерпретатору, но только тому, что запущен из окружения.

В принципе в таком виде виртуальное окружение уже можно использовать полноценно. Но вводить команды с префиксом first_env/bin/ не очень-то хочется, и есть способ упростить вызов команд, доступных в окружении — активация.

Активация окружения

При создании окружения в поддиректорию bin помещается сценарий оболочки, который на macOS и Ubuntu называется activate, а на Windows — activate.bat. Этот сценарий нужно выполнить:

• на macOS и Ubuntu вызвать команду

$ source first_venv/bin/activate

• на Windows вызвать команду

C:\> first_venv\bin\activate.bat

после активации необходимости указывать путь до вызываемого исполняемого файла.

Ещё вы могли заметить, что приглашение оболочки изменилось: в нём стало отображаться имя окружения. Этот трюк работает на macOS и Ubuntu и позволяет всегда видеть, что мы находимся в виртуальном окружении.

Деактивация же окружения делается командой deactivate, которая становится доступна после активации.

Активирование и деактивация окружения влияют только на текущую сессию (заметны только в этом конкретном терминале). Что позволяет иметь несколько окружений и активировать их одновременно в разных окнах терминала.