Pipenv Virtual Environment: Посібник з оптимізації робочого процесу розробки

У світі розробки на Python ефективне керування залежностями проєкту є вирішальним для підтримки консистентності, відтворюваності та запобігання конфліктам. Pipenv став потужним та зручним інструментом, який спрощує цей процес, поєднуючи управління пакетами (як `pip`) з управлінням віртуальним середовищем (як `virtualenv`). Цей вичерпний посібник проведе вас через усе, що вам потрібно знати про Pipenv, від базового налаштування до розширеного використання, щоб оптимізувати робочий процес розробки та забезпечити добре організованість і портативність ваших проєктів.

Чому варто використовувати Pipenv?

Перш ніж заглиблюватися в специфіку, давайте зрозуміємо, чому Pipenv є кращим вибором для керування вашими Python проєктами. Традиційні методи часто передбачають використання `pip` і `virtualenv` окремо, що може призвести до неузгодженостей і накладних витрат на управління. Pipenv вирішує ці проблеми шляхом:

• Поєднання управління пакетами та віртуальних середовищ: Pipenv безперешкодно інтегрує обидві функціональності, роблячи керування залежностями легким.
• Детерміновані збірки: Pipenv використовує `Pipfile` і `Pipfile.lock` для забезпечення відтворюваних збірок у різних середовищах. `Pipfile` містить список прямих залежностей вашого проєкту, а `Pipfile.lock` записує точні версії всіх залежностей (включно з транзитивними), гарантуючи, що всі, хто працює над проєктом, використовують однакові пакети.
• Спрощений робочий процес: Pipenv надає чистий та інтуїтивно зрозумілий інтерфейс командного рядка, що робить загальні завдання, як-от встановлення, видалення та управління залежностями, простими.
• Підвищена безпека: Файл `Pipfile.lock` гарантує, що ви використовуєте ті самі версії пакетів, що й під час початкового налаштування проєкту, зменшуючи ризик уразливостей безпеки, пов’язаних із новими, неперевіреними версіями.
• Підтримка `pyproject.toml`: Pipenv підтримує сучасний стандарт `pyproject.toml` для конфігурації проєкту, роблячи його сумісним з іншими інструментами та робочими процесами збірки.

Встановлення та налаштування

Перш ніж почати використовувати Pipenv, вам потрібно його встановити. Ось як встановити Pipenv за допомогою `pip`:

            pip install pipenv
            

              
                Copy
              
            
          

Зазвичай рекомендується встановлювати Pipenv в ізольованому середовищі, щоб уникнути конфліктів з іншими пакетами Python. Ви можете використовувати `pipx` для цього:

            pip install pipx
pipx ensurepath
pipx install pipenv
            

              
                Copy
              
            
          

Після встановлення переконайтеся, що Pipenv встановлено правильно, перевіривши його версію:

            pipenv --version
            

              
                Copy
              
            
          

Ця команда має вивести встановлену версію Pipenv.

Основне використання: Створення та керування віртуальними середовищами

Створення нового проєкту

Щоб створити новий проєкт за допомогою Pipenv, перейдіть до каталогу проєкту в терміналі та виконайте:

            pipenv install
            

              
                Copy
              
            
          

Ця команда створює нове віртуальне середовище для вашого проєкту та генерує `Pipfile` і `Pipfile.lock`, якщо їх ще не існує. Віртуальне середовище зазвичай зберігається в прихованому каталозі `.venv` у вашому проєкті або в централізованому розташуванні, керованому Pipenv.

Активація віртуального середовища

Щоб активувати віртуальне середовище, використовуйте таку команду:

            pipenv shell
            

              
                Copy
              
            
          

Ця команда відкриває нову оболонку з активованим віртуальним середовищем. Ви зазвичай бачитимете назву віртуального середовища в дужках перед командним рядком, що вказує на те, що середовище активне.

Встановлення пакетів

Щоб встановити пакети у віртуальне середовище, використовуйте команду `pipenv install`, за якою йдуть назви пакетів:

            pipenv install requests
pipenv install flask
            

              
                Copy
              
            
          

Ці команди встановлюють пакети `requests` і `flask` і додають їх до вашого `Pipfile`. Pipenv автоматично оновлює `Pipfile.lock`, щоб записати точні версії встановлених пакетів та їх залежностей.

Ви також можете вказати обмеження версій під час встановлення пакетів:

            pipenv install requests==2.26.0
            

              
                Copy
              
            
          

Ця команда встановлює версію 2.26.0 пакета `requests`.

Встановлення залежностей розробки

Часто у вас є пакети, які потрібні лише під час розробки, наприклад, платформи тестування або лінтери. Ви можете встановити їх як залежності розробки, використовуючи прапорець `--dev`:

            pipenv install pytest --dev
pipenv install flake8 --dev
            

              
                Copy
              
            
          

Ці пакети додаються до `Pipfile` в розділі `[dev-packages]`.

Видалення пакетів

Щоб видалити пакет, використовуйте команду `pipenv uninstall`:

            pipenv uninstall requests
            

              
                Copy
              
            
          

Ця команда видаляє пакет `requests` з віртуального середовища та оновлює `Pipfile` і `Pipfile.lock`.

Перелік встановлених пакетів

Щоб побачити список встановлених пакетів у вашому віртуальному середовищі, використовуйте команду `pipenv graph`:

            pipenv graph
            

              
                Copy
              
            
          

Ця команда відображає граф залежностей, що показує встановлені пакети та їх залежності.

Запуск команд у віртуальному середовищі

Ви можете запускати команди у віртуальному середовищі, не активуючи його, за допомогою `pipenv run`:

            pipenv run python your_script.py
            

              
                Copy
              
            
          

Ця команда виконує сценарій `your_script.py` за допомогою інтерпретатора Python у віртуальному середовищі.

Розширене використання та найкращі практики

Робота з `Pipfile` і `Pipfile.lock`

`Pipfile` і `Pipfile.lock` є основними файлами для керування залежностями в Pipenv. `Pipfile` містить список прямих залежностей вашого проєкту, а `Pipfile.lock` записує точні версії всіх залежностей (включно з транзитивними). Важливо розуміти, як ці файли працюють і як ефективно ними керувати.

Структура `Pipfile`:

`Pipfile` – це файл TOML, який містить інформацію про залежності вашого проєкту, версію Python та інші налаштування. Ось базовий приклад:

            [requires]
python_version = "3.9"

[packages]
requests = "*"
flask = "*"

[dev-packages]
pytest = "*"

[source]
name = "pypi"
url = "https://pypi.org/simple"
verify_ssl = true
            

              
                Copy
              
            
          

• `[requires]`: Вказує необхідну версію Python для проєкту.
• `[packages]`: Містить список прямих залежностей проєкту. Знак `"*"` вказує на те, що будь-яка версія прийнятна, але рекомендується вказувати обмеження версій.
• `[dev-packages]`: Містить список залежностей розробки.
• `[source]`: Вказує індекс пакетів для використання.

Структура `Pipfile.lock`:

`Pipfile.lock` – це файл JSON, який містить точні версії всіх пакетів та їх залежностей. Цей файл автоматично генерується та оновлюється Pipenv. Ви ніколи не повинні редагувати цей файл вручну.

Оновлення залежностей:

Щоб оновити свої залежності, використовуйте команду `pipenv update`. Ця команда оновлює всі пакети до останніх версій, які задовольняють обмеження версій у вашому `Pipfile`, і відповідно оновлює `Pipfile.lock`:

            pipenv update
            

              
                Copy
              
            
          

Щоб оновити певний пакет, використовуйте команду `pipenv update`, за якою йде назва пакета:

            pipenv update requests
            

              
                Copy
              
            
          

Використання різних версій Python

Pipenv дозволяє вказати версію Python для вашого проєкту. Ви можете зробити це під час створення віртуального середовища:

            pipenv --python 3.9
            

              
                Copy
              
            
          

Ця команда створює віртуальне середовище за допомогою Python 3.9. Pipenv автоматично визначає доступні версії Python у вашій системі. Ви також можете вказати версію Python у `Pipfile`:

            [requires]
python_version = "3.9"
            

              
                Copy
              
            
          

Робота з кількома середовищами

У багатьох проєктах у вас є різні середовища, наприклад, розробка, тестування та виробництво. Ви можете керувати цими середовищами за допомогою змінних середовища.

Наприклад, ви можете встановити змінну середовища `PIPENV_DEV` на `1`, щоб встановити залежності розробки:

            PIPENV_DEV=1 pipenv install
            

              
                Copy
              
            
          

Ви також можете використовувати різні `Pipfile` для різних середовищ. Наприклад, ви можете мати `Pipfile.dev` для залежностей розробки та `Pipfile.prod` для виробничих залежностей. Потім ви можете використовувати змінну середовища `PIPENV_PIPFILE`, щоб вказати, який `Pipfile` використовувати:

            PIPENV_PIPFILE=Pipfile.dev pipenv install
            

              
                Copy
              
            
          

Інтеграція з IDE та редакторами

Більшість популярних IDE та редакторів, таких як VS Code, PyCharm і Sublime Text, мають вбудовану підтримку Pipenv. Ця інтеграція полегшує керування вашими віртуальними середовищами та залежностями безпосередньо з вашої IDE.

VS Code:

VS Code автоматично визначає віртуальні середовища Pipenv. Ви можете вибрати віртуальне середовище для використання в нижньому правому куті вікна VS Code. Ви також можете налаштувати VS Code на використання Pipenv, встановивши параметр `python.pythonPath` у вашому файлі `settings.json`:

            "python.pythonPath": "${workspaceFolder}/.venv/bin/python"
            

              
                Copy
              
            
          

PyCharm:

PyCharm також автоматично визначає віртуальні середовища Pipenv. Ви можете вибрати віртуальне середовище для використання в налаштуваннях Project Interpreter. PyCharm також надає функції для керування залежностями Pipenv і запуску команд у віртуальному середовищі.

Міркування щодо безпеки

Під час використання Pipenv важливо враховувати міркування щодо безпеки:

• Перевіряйте хеші пакетів: Pipenv автоматично перевіряє хеші завантажених пакетів, щоб переконатися, що їх не було підроблено.
• Підтримуйте залежності в актуальному стані: Регулярно оновлюйте свої залежності до останніх версій, щоб виправити вразливості безпеки.
• Використовуйте віртуальне середовище: Завжди використовуйте віртуальне середовище, щоб ізолювати залежності вашого проєкту та запобігти конфліктам з іншими проєктами.
• Переглядайте `Pipfile.lock`: Періодично переглядайте файл `Pipfile.lock`, щоб переконатися, що пакети та їх залежності відповідають вашим очікуванням.

Типові проблеми та усунення несправностей

Конфлікти `Pipfile.lock`

Конфлікти `Pipfile.lock` можуть виникати, коли кілька розробників працюють над одним проєктом і мають різні версії залежностей. Щоб вирішити ці конфлікти, виконайте такі дії:

1. Переконайтеся, що всі використовують одну й ту саму версію Python.
2. Оновіть свої локальні залежності за допомогою `pipenv update`.
3. Зафіксуйте оновлений `Pipfile.lock` у репозиторії.
4. Попросіть інших розробників отримати останні зміни та запустити `pipenv install`, щоб синхронізувати їх середовища.

Помилки встановлення пакетів

Помилки встановлення пакетів можуть виникати з різних причин, таких як проблеми з мережею, несумісні залежності або відсутні системні бібліотеки. Щоб усунути ці проблеми:

• Перевірте підключення до Інтернету.
• Переконайтеся, що у вас встановлено необхідні системні бібліотеки.
• Спробуйте встановити пакет із певним обмеженням версії.
• Зверніться до документації пакета або форумів спільноти за допомогою.

Проблеми з активацією віртуального середовища

Якщо у вас виникли проблеми з активацією віртуального середовища, спробуйте виконати такі дії:

• Переконайтеся, що ви перебуваєте в каталозі проєкту.
• Спробуйте знову запустити `pipenv shell`.
• Якщо ви використовуєте власну оболонку, переконайтеся, що вона налаштована на активацію віртуальних середовищ.

Реальні приклади та випадки використання

Веб-розробка з Flask або Django

Pipenv особливо корисний для проєктів веб-розробки з використанням фреймворків, таких як Flask або Django. Це спрощує процес керування залежностями, такими як сам веб-фреймворк, з’єднувачі баз даних та інші важливі бібліотеки. Наприклад, проєкт Django може мати такі залежності, як `django`, `psycopg2` (для PostgreSQL) і `djangorestframework`. Pipenv гарантує, що всі розробники використовують однакові версії цих пакетів, запобігаючи проблемам сумісності.

Проєкти Data Science

Проєкти Data Science часто покладаються на безліч бібліотек, таких як `numpy`, `pandas`, `scikit-learn` і `matplotlib`. Pipenv допомагає керувати цими залежностями, гарантуючи, що середовище Data Science є узгодженим на різних машинах і розгортаннях. За допомогою Pipenv фахівці з обробки даних можуть легко ділитися своїми проєктами з колегами або розгортати їх у виробництві, не турбуючись про конфлікти залежностей.

Сценарії автоматизації та інструменти командного рядка

Навіть для менших сценаріїв автоматизації або інструментів командного рядка Pipenv пропонує значні переваги. Це дозволяє ізолювати залежності, необхідні для сценарію, запобігаючи їх втручанню в інші інсталяції Python у вашій системі. Це особливо корисно, якщо у вас є кілька сценаріїв, які потребують різних версій одного й того самого пакета.

Приклад: Простий веб-скрейпер

Уявіть, що ви хочете створити сценарій, який збирає дані з веб-сайту. Вам, ймовірно, знадобиться бібліотека `requests` для отримання вмісту HTML і `beautifulsoup4` для його аналізу. За допомогою Pipenv ви можете легко керувати цими залежностями:

            pipenv install requests beautifulsoup4
            

              
                Copy
              
            
          

Це гарантує, що сценарій завжди використовує правильні версії цих бібліотек, незалежно від системи, на якій він працює.

Альтернативи Pipenv

Хоча Pipenv є чудовим інструментом, існують інші варіанти керування залежностями Python і віртуальними середовищами:

• `venv` (вбудований): Стандартний модуль бібліотеки `venv` надає основні функції віртуального середовища. Він не включає функції управління пакетами, тому вам все одно потрібно буде використовувати `pip` окремо.
• `virtualenv`: Популярна стороння бібліотека для створення віртуальних середовищ. Як і `venv`, для управління пакетами потрібен `pip`.
• `poetry`: Інший сучасний інструмент керування залежностями, який поєднує керування пакетами та керування віртуальним середовищем, подібно до Pipenv. Poetry також використовує файл `pyproject.toml` для конфігурації проєкту.
• `conda`: Система керування пакетами, залежностями та середовищем для будь-якої мови — Python, R, JavaScript, C, C++, Java тощо. Conda є відкритим кодом і підтримується Anaconda, Inc.

Кожен із цих інструментів має свої сильні та слабкі сторони. Pipenv є хорошим вибором для проєктів, які потребують простого та інтуїтивно зрозумілого робочого процесу, тоді як Poetry може бути кращим для проєктів, яким потрібні більш розширені функції або інтеграція з іншими інструментами збірки. `conda` чудово підходить для керування середовищами для проєктів зі змішаними мовами. `venv` і `virtualenv` корисні для базової ізоляції середовища, але їм не вистачає функцій керування залежностями Pipenv і Poetry.

Висновок

Pipenv є цінним інструментом для оптимізації вашого робочого процесу розробки на Python шляхом спрощення керування залежностями та забезпечення відтворюваних збірок. Розуміючи його основні концепції та найкращі практики, ви можете створювати добре організовані, портативні та безпечні проєкти Python. Незалежно від того, чи працюєте ви над невеликим сценарієм, чи над великомасштабним додатком, Pipenv може допомогти вам ефективніше керувати своїми залежностями та зосередитися на написанні коду.

Від початкового налаштування до розширених конфігурацій, освоєння Pipenv покращить вашу продуктивність і гарантує узгоджені середовища на різних платформах і для членів команди. Використовуйте Pipenv і покращте свій досвід розробки на Python.