使用 UV 管理 Python 虚拟环境入门
Python 开发者在管理多个项目的虚拟环境和依赖项时常常面临挑战。传统的工具，如 virtualenv、pip 和 pyenv，虽然一直为我们服务得很好，但它们可能速度较慢且操作繁琐。现在，我们迎来了 UV，这是一个用 Rust 编写的现代、超快速的 Python 包和项目管理工具。UV 简化了虚拟环境管理、依赖项处理以及 Python 版本控制，为 Python 开发者提供了一站式解决方案。
在本文中，我们将探讨如何使用 UV 有效管理 Python 虚拟环境，突出其关键功能和优势。
一、UV 是什么？
UV 是下一代 Python 包和项目管理工具，旨在取代像 pip、virtualenv、poetry 和 pyenv 这样的工具。UV 以速度和效率为核心，为管理 Python 环境、依赖项甚至 Python 版本提供统一界面。它用 Rust 编写而成，比传统工具快得多。
UV 的关键功能：
- 速度：UV 比 pip 和其他工具快 10-20 倍。
- 统一工具：将多个工具的功能整合到一个工具中。
- 易用性：简化虚拟环境的创建、激活和管理。
- 可复现性：通过 pyproject.toml 和 uv.lock 文件确保一致的环境。
- Python 版本管理：轻松切换 Python 版本。
二、安装 UV
在深入了解虚拟环境管理之前，你需要先安装 UV。以下是安装方法：
对于 Linux/Mac：
curl -LsSf https://astral.sh/uv/install.sh | sh
对于 Windows：
powershell -c "irm https://astral.sh/uv/install.ps1 | iex"
使用 pip：
你也可以通过 pip 安装 UV：
pip install uv
验证安装：
uv --version
三、使用 UV 创建和管理虚拟环境
1. 创建虚拟环境
使用 UV 创建虚拟环境非常简单。进入你的项目目录并运行以下命令：
uv venv
这将在你的项目文件夹中创建一个名为 .venv 的目录，其中包含一个隔离的 Python 环境。
如果你想指定 Python 版本：
uv venv --python 3.13.3
在macOS环境中，执行上述命令时，如果出现 Permission denied 异常，可以通过如下命令解决：
创建目录：sudo mkdir -p ~/.local/share/uv/python
更改权限：sudo chown -R $USER ~/.local/share/uv
这条命令用于修改 ~/.local/share/uv 目录及其所有子目录和文件的所有者权限。详细解释如下：
- sudo - 使用超级用户权限执行命令
- chown - 更改文件或目录的所有者
- -R - 递归处理，表示同时处理目录下的所有文件和子目录
- $USER - 环境变量，表示当前登录的用户名
- ~/.local/share/uv - 目标目录路径
2. 激活虚拟环境
激活虚拟环境的命令如下：
source .venv/bin/activate 【linux、mac】
.venv\Scripts\activate 【windows】
查看安装结果：
uv python list
可以显示可安装和已安装的Python版本，如图所示：
已安裝版本会显示安裝路径。uv python list --only-installed 查看已安裝的版本。
你也可以通过 uv python dir 指令找到 Python 的安裝路径：
uv python dir
输出：
/Users/xxx/.local/share/uv/python
3. 安装依赖项
激活环境后，你可以使用 UV 的 pip 接口安装包：
uv pip install requests
为了将依赖项添加到你的 pyproject.toml 文件中，以便更好地复现环境：
uv add requests
如果你想生成 pyproject.toml 文件，可以使用以下命令，它会创建一些文件：
uv init
4. 冻结依赖项
生成已安装依赖项的列表：
uv pip freeze > requirements.txt
对于使用 pyproject.toml 的项目，UV 会自动管理依赖项并创建 uv.lock 文件以锁定版本。
UV 中的锁文件是什么？
锁文件（uv.lock）是 UV 依赖管理中的重要组成部分。当你运行 uv add 命令安装依赖项时，UV 会自动生成并更新一个 uv.lock 文件。
锁文件具有以下关键作用：
- 记录安装的所有依赖项及其子依赖项的确切版本。
- 通过“锁定”依赖版本，确保在不同环境中实现可重现的构建。
- 通过保持一致的包版本，防止“依赖地狱”。
- 由于 UV 可以使用已锁定的版本，而无需再次解析依赖项，从而加快安装速度。
UV 会自动管理锁文件，你无需手动编辑它。锁文件应提交到版本控制系统中，以确保所有开发者使用相同的依赖版本。
锁文件与 requirements.txt 的区别
虽然锁文件和 requirements.txt 都用于跟踪依赖项，但它们的目的和使用场景有所不同。锁文件包含有关确切包版本及其完整依赖树的详细信息，确保在开发过程中保持一致的环境。而 requirements.txt 文件则更为简单，通常只列出直接依赖项，并且得到了 Python 工具的广泛支持。
锁文件对于开发过程至关重要，用于维护可重现的构建并防止依赖冲突。而 requirements.txt 文件更适合用于部署场景，或者在与可能不使用 UV 的用户共享代码时。它们也适用于与不支持 UV 锁文件格式的工具和服务保持兼容性。
你可以通过在开发过程中使用 UV 的锁文件，同时为部署生成一个 requirements.txt 文件，从而同时维护这两种文件。要从 UV 锁文件生成一个 requirements.txt 文件，可以使用以下命令：
uv export -o requirements.txt
5. 退出和删除环境
退出虚拟环境：
deactivate
四、将现有项目迁移到 UV
如果你有一个使用 virtualenv 配置的现有项目，可以轻松迁移到 UV：
- 进入你的项目目录。
- 初始化 UV：uv init
- 转换依赖项：uv add -r requirements.txt
这将创建 pyproject.toml 和 uv.lock 文件，使你的项目兼容 UV。
五、结论
UV 是 Python 开发者的“游戏规则改变者”，它提供了一种现代、高效的方式来管理虚拟环境和依赖项。无论是开始新项目还是迁移现有项目，UV 都简化了流程并提高了生产力。
准备好为你的 Python 开发工作流程注入活力了吗？今天就安装 UV，体验其中的差异吧！