Python 虚拟环境 venv 详解：创建、管理与依赖隔离

宋时安

发布时间：2026-10-15| 5人浏览过

原创

本文详解Python 3.3+内置的venv模块，阐述虚拟环境在解决多项目依赖冲突、版本隔离中的核心作用。涵盖从命令行创建激活虚拟环境，到PyCharm图形界面配置Interpreter的完整流程，并解析虚拟环境目录结构及利用pip freeze生成精准requirements.txt的方法，助力开发者实现干净、独立的项目依赖管理。

虚拟环境（Virtual Environment）是Python开发中用于隔离项目依赖的重要机制。

该功能作为Python 3.3版本的新特性引入，相关规范可参考PEP 405：https://www.python.org/dev/peps/pep-0405/
通常将操作系统中默认安装的Python称为系统环境。在默认配置下，虚拟环境与系统环境完全隔离，互不干扰。
在一个系统Python环境下，用户可以创建并维护多个独立的虚拟环境。
每个虚拟环境均包含独立的Python解释器二进制文件及独立的包安装目录。这意味着在特定虚拟环境中安装的Python第三方包，仅对该虚拟环境可见，不会影响系统环境或其他虚拟环境。

核心概念总结

Python虚拟环境的主要目的是为不同的Python项目提供隔离的运行空间。每个项目拥有独立的依赖包环境，确保项目间的依赖包互不冲突、互不影响。

引入虚拟环境的必要性

背景分析

假设用户的计算机中同时存在多个Python项目。
这些项目可能依赖不同版本的Python解释器，例如部分项目需Python 2.X，而另一部分需Python 3.X。
各项目的依赖包需求也存在差异，例如项目A仅需Selenium相关依赖，而项目B仅需Appium相关依赖。
即使不同项目使用同名依赖包，其所需的版本号也可能不一致。

若不使用虚拟环境，将会面临以下问题：

了解第三方库的默认安装路径

默认情况下，Python第三方库均安装在系统固定的目录中（以Mac电脑为例）。


>>> import site
>>> site.getsitepackages()
['/usr/local/Cellar/python@3.9/3.9.5/Frameworks/Python.framework/Versions/3.9/lib/python3.9/site-packages']

电脑上所有项目均从该统一目录（站点库）中存储和查找第三方库。

由此引发的问题

当不同项目使用同一依赖包但版本不同时，开发项目A需安装依赖包A的特定版本；切换至项目B时，必须先卸载A版本，再重新安装B版本，操作繁琐且易出错。
若所有项目依赖均安装在同一环境下，生成项目的requirements.txt文件时，将包含大量当前项目不需要的依赖包。此时需手动逐一删除无用依赖，效率低下且易遗漏。

通过venv操作虚拟环境

自Python 3.5版本起，官方推荐使用venv模块来创建和管理虚拟环境。

创建虚拟环境


python3 -m venv fastapi_test

上述命令中的fastapi_test为虚拟环境名称，用户可根据实际需求自定义命名。

激活虚拟环境


source <环境名称>/bin/activate

激活后，可观察到虚拟环境中仅包含最基础的pip和setuptools包，其他系统级包不可见。

关闭虚拟环境


deactivate

在PyCharm中关联新创建的虚拟环境

首先需在项目所在目录下预先创建好虚拟环境。

在PyCharm设置中，将Python Interpreter（Python解释器）指向已创建的虚拟环境。

随后在虚拟环境中安装项目所需的第三方库。

在PyCharm中直接创建虚拟环境

进入Python Interpreter设置界面。
点击“查看更多 Interpreters”选项。
选择“添加新的 Interpreters”。
选择“New environment”（新环境），保持默认选项即可，点击确定完成创建。

查看虚拟环境的目录结构

通过对比可知，不同名称的虚拟环境目录结构基本一致。

bin目录

包含与虚拟环境交互的可执行文件，如激活脚本和Python解释器链接。


>> ll
total 72
-rw-r--r--  1 polo  staff   8.6K Sep 14 09:26 Activate.ps1
-rw-r--r--  1 polo  staff   1.9K Sep 14 09:26 activate
-rw-r--r--  1 polo  staff   882B Sep 14 09:26 activate.csh
-rw-r--r--  1 polo  staff   2.0K Sep 14 09:26 activate.fish
-rwxr-xr-x  1 polo  staff   269B Sep 14 08:40 pip
-rwxr-xr-x  1 polo  staff   269B Sep 14 08:40 pip3
-rwxr-xr-x  1 polo  staff   269B Sep 14 08:40 pip3.9
lrwxr-xr-x  1 polo  staff     9B Sep 14 08:40 python -> python3.9
lrwxr-xr-x  1 polo  staff     9B Sep 14 08:40 python3 -> python3.9
lrwxr-xr-x  1 polo  staff    39B Sep 14 08:40 python3.9 -> /usr/local/opt/python@3.9/bin/python3.9

include目录

存放编译Python扩展包所需的C语言头文件。

lib目录

包含当前Python版本的副本（如python3.9）以及安装的所有依赖包的site-packages文件夹。


>> pwd
/Users/polo/Downloads/FastAPI_project/fastapi_test/lib/python3.9/site-packages

>> ll
total 224
drwxr-xr-x   3 polo  staff    96B Sep 14 09:27 __pycache__
drwxr-xr-x   5 polo  staff   160B Sep 14 08:40 _distutils_hack
-rw-r--r--   1 polo  staff   152B Sep 14 08:40 distutils-precedence.pth
drwxr-xr-x  28 polo  staff   896B Sep 14 09:27 fastapi
drwxr-xr-x   8 polo  staff   256B Sep 14 09:27 fastapi-0.68.1.dist-info
drwxr-xr-x   8 polo  staff   256B Sep 14 08:40 pip
drwxr-xr-x  10 polo  staff   320B Sep 14 08:40 pip-21.1.1.dist-info
drwxr-xr-x   7 polo  staff   224B Sep 14 08:40 pkg_resources
drwxr-xr-x  53 polo  staff   1.7K Sep 14 09:27 pydantic
drwxr-xr-x   9 polo  staff   288B Sep 14 09:27 pydantic-1.8.2.dist-info
drwxr-xr-x  41 polo  staff   1.3K Sep 14 08:40 setuptools
drwxr-xr-x  11 polo  staff   352B Sep 14 08:40 setuptools-56.0.0.dist-info
drwxr-xr-x  27 polo  staff   864B Sep 14 09:27 starlette
drwxr-xr-x   8 polo  staff   256B Sep 14 09:27 starlette-0.14.2.dist-info
drwxr-xr-x   8 polo  staff   256B Sep 14 09:27 typing_extensions-3.10.0.2.dist-info
-rw-r--r--   1 polo  staff   107K Sep 14 09:27 typing_extensions.py

从虚拟环境生成requirements.txt

首先查看当前环境中已安装的包列表。


> pip list
Package           Version
----------------- --------
fastapi           0.68.1
pip               21.1.1
pydantic          1.8.2
setuptools        56.0.0
starlette         0.14.2
typing-extensions 3.10.0.2