Python 虚拟环境工作原理解析
Python的虚拟环境用来创建一个相对独立的执行环境，尤其是一些依赖的三方包，最常见的如不同项目依赖同一个但是不同版本的三方包，而且，在虚拟环境中的安装包不会影响到系统的安装包。
不过，其具体的工作原理是怎样的，这里详细介绍。
简介
几乎每个语言都包含自己的包管理工具，这是一个非常复杂的话题，而不同语言选择的实现又略有区别，都会做一些选择和取舍。而Python的包管理解决方案很多，例如pip、virtualenv、pyenv等等。
不过Python语言本身的机制决定了其原理一样。
使用
比较常用的是virtualenv工具，可以参考GuidetoPython中的详细介绍，另外，Python3也提供了自己的虚拟环境创建模块，在创建完成后基本都是通过一个脚本启用独立环境。
例如，如下是使用virtualenv以及venv的虚拟环境创建过程。
$mkdir/tmp/project&&cd/tmp/project $virtualenv--no-site-packagesfoobar $python3-mvenvfoobar
然后，就可以通过sourcefoobar/bin/activate命令激活新环境。
激活脚本
所谓的独立环境，无非就是解决两个问题：A)执行Python解析器所使用的版本；B)使用独立的包。其中前者，在Linux主要是通过PATH环境变量设置，在activate脚本中有如下的内容。
VIRTUAL_ENV="/tmp/project/foobar" exportVIRTUAL_ENV _OLD_VIRTUAL_PATH="$PATH" PATH="$VIRTUAL_ENV/bin:$PATH" exportPATH
也就是将创建的目录添加到PATH环境变量最开始，那么就会优先查找该路径，这样就解决了python解析器独立的问题。
工作原理
如果要使用独立的包，那么关键就是如何在通过import导入时查找到所需的包。
包的查找顺序可以查看Python模块简介中的介绍，简单来说，就是先查看是否是内置模块，然后再从sys.path列表指定的地址中搜索。所以，这里的关键就是sys.path列表的生成。
关于sys.prefix
在Python启动的时候，会先加载一个强依赖的os.py包，而查找这个包是根据解析器的当前路径，以及固定的查找规则来实现的。
简单来说，就是在当前路径加上lib/python${VERSION}/os.py逐层向上查找，注意，如果是64位的操作系统，那么会使用lib64替换掉之前的lib路径。
例如，默认的Python3的解析器路径为/usr/bin/python3.6，那么基础路径是/usr/bin/，所以，其查找顺序为。
/usr/bin/lib64/python3.6/os.py /usr/lib64/python3.6/os.py /lib64/python3.6/os.py
只要在任意路径上找到os.py包，那么就会退出查找，并设置好sys.prefix变量，详细可以通过stracepython查看，会有如下的搜索路径。
stat("/usr/bin/Modules/Setup",0x7fffb7146300)=-1ENOENT(Nosuchfileordirectory)
stat("/usr/bin/lib64/python2.7/os.py",0x7fffb71462f0)=-1ENOENT(Nosuchfileordirectory)
stat("/usr/bin/lib64/python2.7/os.pyc",0x7fffb71462f0)=-1ENOENT(Nosuchfileordirectory)
stat("/usr/lib64/python2.7/os.py",{st_mode=S_IFREG|0644,st_size=25910,...})=0
在查找到os.py之后，会将该路径设置为sys.prefix变量，然后解析器就会到${sys.prefix}/lib/python${VERSION}目录下查找包。
总结
那么其工作原理就是，将python解析器保存在${VENV_PATH}/bin/python，然后创建${VENV_PATH}/lib/python${VERSION}目录，并将相关的文件复制到该目录下，可以复制文件，也可以使用软连接。
其它
如上，如果是Python3就可以直接使用内置的venv模块，其原理与上述的相同，同时通过pyvenv.cfg配置文件来标识原始的home位置，该文件的内容如下。
home=/usr/bin include-system-site-packages=false version=3.6.8
如果include-system-site-packages为true，解释器启动时就会将系统的库添加到sys.path里面，这样在虚拟环境就可以import系统中安装的包了。
注意，Python3提供的venv模块只能根据当前版本创建，不能支持Python2。
参考Virtualenv官方文档，细节可以参考该文档。
CreationofvirtualenvironmentsPython3提供的venv介绍，包括常见参数以及配置文件。
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