0.1-Python 运行环境（完整树状图）

Python 运行环境（完整树状图）

0. 基础运行（你已经写的）

• 版本区别（只用 Python 3）
• 交互式与脚本运行
• 默认 UTF-8 编码

1. 解释器与执行模型

• CPython（主流）
• 其他实现（PyPy、Jython、IronPython）—— 可略
• .py 编译成 .pyc
• __pycache__ 目录

2. 模块与包搜索路径

• sys.path 组成
  • 当前脚本目录
  • PYTHONPATH 环境变量
  • 标准库目录
  • site-packages 目录
• 虚拟环境下 sys.path 的变化（优先指向 .venv/lib/site-packages）

3. 环境隔离（核心——你之前痛苦的来源）

• 为什么需要隔离：依赖地狱、孤儿依赖、版本冲突
• 隔离原理：复制解释器 + 修改 sys.path + 独立 site-packages
• 工具实现
  • venv（官方，轻量）
    • 目录结构（Windows：Lib/site-packages + Scripts；Linux：lib/python3.x/site-packages + bin）
    • 激活机制：修改环境变量 PATH / VIRTUAL_ENV
  • conda（跨语言，重）
    • 环境目录 envs/
    • 管理非 Python 二进制（CUDA、R、MSYS2）
    • default / conda-forge
  • uv（新一代，快）
    • 基于 pyproject.toml
    • 内置虚拟环境，自动激活
    • 生成 uv.lock 锁定版本
  • poetry / pipenv（可选，类似）

4. 包管理

• Pip
  • pip install 来源（PyPI、本地、git）
  • requirements.txt（扁平列表，有缺陷）
  • 孤儿依赖问题：pip uninstall 不删除依赖树
• Conda：conda install 可跨语言、解二进制依赖
• UV：uv add / uv remove 同步 pyproject.toml 和锁文件

5. 项目配置标准（避免依赖地狱的关键）

• pyproject.toml（PEP 518 / 621）
  • 声明 dependencies
  • 声明可选依赖 [project.optional-dependencies]
  • 声明构建后端（setuptools / hatchling / flit）
• setup.py / setup.cfg（旧，正被替代）
• requirements.txt（仅环境锁定，不是项目声明）

6. 工作流程（从零到运行）

• 创建环境（uv venv / python -m venv .venv / conda create -n name）
• 激活环境（source .venv/bin/activate / .venv\Scripts\activate / conda activate name）
• 安装依赖（uv sync / pip install -r requirements.txt / conda env create -f environment.yml）
• 运行入口脚本（python main.py）—— 此时 sys.path 指向当前环境的 site-packages
• 退出环境（deactivate / conda deactivate）

7. 常见坑与解决

• pip 安装到系统 Python 而不是虚拟环境：检查 which pip / where pip
• conda 混用 pip 导致包不一致：优先使用 conda，conda 没有再用 pip，并存可能破坏环境
• python 命令指向错误：激活环境后 python 应指向环境内的解释器
• pyproject.toml 不被 pip 识别：需要新版 pip（21.3+）或使用 uv / poetry
• 孤儿依赖：用 pip-tools 的 pip-sync 或 uv remove 自动清理