В норме python умеет работать лишь с одной версией каждой библиотеки и ставит её в папку общую для всех пользователей. Из-за этого возникает три проблемы:

  • разным проектам могут потребоваться разные версии библиотек (и далеко не всегда самая новая подходит лучше старых)

  • пользователь без прав администратора вообще не может установить библиотеку, потому что у него нет доступа на запись к этой общей папке

  • в системе может быть установлено несколько версий интерпретатора, у каждого из которых свой набор библиотек. При установке библиотек и запуске программы довольно легко забыть, какая из версий python используется

Чтобы решить все три проблемы, принято для каждого проекта создавать своё виртуальное окружение. Фактически, это локальная “копия” питона нужной версии, плюс набор всех библиотек (конкретных версий), которые нужны этому проекту. Эта копия “живёт”, как правило, в папке проекта в скрытой подпапке .venv. (В linux папки, с названием, начинающимся с точки, считаются скрытыми).

Создание виртуального окружения

Чтобы создать виртуальное окружение, необходимо запустить модуль venv и указать папку, в которой виртуальное окружение будет храниться (.venv, как мы уже говорили). В последних версиях питона он встроенный, так что ничего специально устанавливать не требуется.

Для начала нам нужно в командной строке зайти в папку проекта:

cd /path/to/project

Затем запустить модуль venv:

python -m venv .venv

Если у вас есть предпочтения по версии питон, которая необходима, то модуль venv следует запускать при помощи той версии питона, которую мы собираемся использовать в дальнейшем. Например, если у нас есть python 2.7, python 3.6 и python 3.8, и мы планируем использовать версию 3.6, нам следует написать:
/path/to/python3.6 -m venv .venv

Если вам требуются библиотеки, которые устанавливать долго и нудно (например, tensorflow), а в системе они уже стоят, то можно добавить ключ --system-site-packages, тогда ваше окружение будет использоваться как дополнение к системному:
python -m venv .venv --system-site-packages

Активация виртуального окружения

После того как вы создали окружение, его следует активировать:

  • В Windows для этого нужно запустить (в командной строке) файл

.venv\Scripts\activate.bat

  • В Linux/MacOS нужно особым запустить (опять же, в терминале) файл при помощи команды source:

source .venv/bin/activate

(!) Окружение деактивируется каждый раз, когда терминал (консоль, командная строка) закрывается, так что при включении командной строки надо всякий раз активировать окружение

Если вы зачем-то хотите вручную деактивировать окружение, не закрывая терминал, достаточно вызывать команду deactivate.

Работа в виртуальном окружении

После того, как вы активировали окружение, команды python и pip будут работать с этим окружением.

Устанавливать библиотеки (в активированном окружении) можно одним из этих двух способов:

pip install some-awesome-package

или

python -m pip install some-awesome-package

Все библиотеки, которые вы установите, будут относиться только к этому проекту и будут подключаться после активации.

Запускать скрипты следует так:

python script.py

Хранение конфигурации

Полезно завести файл requirements.txt (это стандартное имя, вам следует использовать такое же), в котором будут перечислены все установленные библиотеки. Создать этот файл можно командой:

pip freeze > requirements.txt

Помимо названий библиотек эта команда сохраняет также версии пакетов. Благодаря этому любой человек, использующий ваш проект, (или вы сами на другом компьютере) можете одной командой установить все необходимые библиотеки. Притом вы избежите возможных багов, возникающих из-за различий в версиях библиотек на разных компьютерах. Установить библиотеки из файла requirements.txt можно командой:

pip install -r requirements.txt

Использование вместе с системой контроля версий git

Если вы пользуетесь системой контроля версий git (а если нет, то почему?!), вам стоит добавить папку вашего виртуального окружения .venv/ в файл .gitignore - это укажет git-у, что за файлами в этой папке следить не требуется:

echo '.venv/' >> .gitignore

Этой папке не место в репозитории: она очень объемная, а её отслеживание не даст вам серьезных преимуществ, но создаст лишние проблемы (виртуальные окружения нельзя просто так перенести с компьютера на компьютер, т.к. они зависят от того, в какой папке установлен питон и какой версии).

Чтобы система контроля версий отслеживала, какие библиотеки требуются вашему проекту, файл requirements.txt стоит добавить под контроль git-а:

git add requirements.txt
git commit -m "Store requirements" -- requirements.txt