pip与conda区别及使用详解

知识点掌握了，还需要不断练习才能熟练运用。下面golang学习网给大家带来一个文章开发实战，手把手教大家学习《Python包管理工具详解：pip与conda区别与使用》，在实现功能的过程中也带大家重新温习相关知识点，温故而知新，回头看看说不定又有不一样的感悟！

答案是pip和conda各有侧重，pip专注Python包管理，适合简单项目；conda则提供跨语言、跨平台的环境与依赖管理，尤其适合复杂的数据科学项目。pip依赖PyPI安装纯Python包，难以处理非Python依赖和版本冲突，易导致“依赖地狱”；而conda通过独立环境隔离和预编译包，能统一管理Python及非Python依赖，确保环境可重复。在实际应用中，纯Python项目可用pip，而涉及多语言工具、复杂二进制依赖或多版本共存时，应优先使用conda。两者可协同：用conda搭建基础环境，再用pip补充PyPI特有包。为保障协作与可重复性，conda的environment.yml比pip的requirements.txt更全面，能完整记录环境状态，实现“一键复现”，是团队开发和科学计算项目的更优选择。

理解Python的包管理工具，特别是pip和conda，核心在于它们都是为了解决软件依赖问题而生，但各自有着不同的哲学和适用场景。简单来说，pip是Python官方推荐的包管理器，专注于Python包本身，而conda则是一个更通用的环境和包管理器，它不仅能处理Python包，还能管理非Python依赖，并且擅长创建隔离的运行环境。你可以把pip看作是Python世界里的专属工具箱，而conda则是一个功能更全面的、能装下各种工具（包括Python工具）的超级工具箱，还能帮你把不同项目所需的工具分门别类地放好。

解决方案

在我看来，要真正理解pip和conda，就得从它们各自的核心功能和解决的问题入手。

pip（Pip Installs Packages）是Python生态系统中最基础、最广泛使用的包管理器。它的主要职责就是从Python Package Index (PyPI) 上下载并安装Python包。当你写Python代码，需要用到第三方库时，比如requests、numpy，你多半会第一时间想到pip install。它简单、直接，对于纯Python项目或者那些依赖关系不那么复杂的项目来说，pip几乎是你的默认选择。它能帮你安装、升级、卸载包，也能帮你生成requirements.txt文件来记录项目的Python依赖。它的优势在于轻量、普及，并且PyPI拥有海量的Python包，几乎所有你能想到的Python库都能在那里找到。

然而，pip并非万能。它最大的局限性在于它只关心Python包。这意味着如果你的Python项目依赖于一些底层的C/C++库，例如科学计算中常用的BLAS/LAPACK库，或者图形处理库，pip是无法直接管理这些非Python依赖的。它只会安装Python层面的封装，而底层的二进制库则需要你自己去系统层面解决。此外，pip在处理复杂的依赖冲突时，也常常力不从心。如果你的两个Python包分别需要同一个库的不同版本，pip在一个单一环境中往往难以优雅地解决，这常常导致所谓的“依赖地狱”。

这就是conda登场的原因。conda是一个开源的包管理系统和环境管理系统，它不仅仅针对Python，而是可以管理任何语言（包括R、Julia等）的包和它们的依赖。conda的强大之处在于它的“环境管理”能力。你可以用conda为每个项目创建完全独立的虚拟环境，每个环境可以有自己独立的Python版本，以及一套互不冲突的包集合。更重要的是，conda能够管理非Python的二进制依赖。例如，当你在conda环境中安装numpy时，它可能会同时为你安装并配置好底层的MKL数学库，确保一切都能协同工作。这对于数据科学、机器学习等领域至关重要的，因为这些领域往往需要高度优化且复杂的底层库。conda通常与Anaconda或Miniconda发行版一起使用，它们提供了conda工具以及预打包的常用科学计算库。

在我看来，pip和conda并不是互相排斥的，它们更多是互补的关系。在许多复杂的项目中，你甚至会看到它们协同工作：用conda创建并管理整个项目的核心环境和非Python依赖，然后在这个conda环境中，再用pip来安装一些conda渠道中没有的、或者你需要最新版本的Python包。

为什么我不能只用pip来搞定一切，它真正的痛点在哪里？

这个问题，我经常被问到，也是许多初学者会遇到的困惑。简单来说，pip的核心痛点在于它的“视野”不够广，它只关注Python包，而且对依赖冲突的解决能力有限。这听起来有点抽象，让我举几个具体的例子。

一个非常典型的场景是二进制依赖问题。想象一下，你正在做一个数据科学项目，需要用到scikit-learn和tensorflow。这些库底层都依赖于高性能的线性代数库（比如Intel MKL或者OpenBLAS）或者CUDA工具包。pip在安装scikit-learn时，它只会安装Python层的代码，而不会去管你的系统有没有正确安装并配置好MKL。如果你的MKL版本不对，或者根本没装，那么scikit-learn可能无法发挥最佳性能，甚至直接报错。tensorflow对CUDA版本的要求更是严格，pip同样无能为力。

而conda呢？它会从自己的渠道（比如conda-forge或anaconda）下载预编译好的包，这些包已经包含了正确的MKL版本或者与特定CUDA版本兼容的二进制文件。当你conda install tensorflow-gpu时，conda会一并帮你处理好Python包和所有必要的底层非Python依赖，省去了你大量手动配置和调试的麻烦。这种“开箱即用”的体验，是pip无法提供的。

另一个痛点是依赖冲突的“地狱”。设想你的项目A需要requests==2.20.0，而你另一个项目B需要requests==2.28.0。如果你都在同一个全局Python环境中用pip安装，那肯定会出问题，因为pip会直接覆盖旧版本。虽然pip有一些基本的依赖解析能力，但它在处理这种跨项目、多版本依赖时，往往显得力不从心，很容易导致一个项目的正常运行破坏另一个项目。conda通过其强大的环境隔离机制完美解决了这个问题：你可以为项目A创建一个环境，安装requests==2.20.0；再为项目B创建另一个环境，安装requests==2.28.0。两个环境互不干扰，各自安好。这种隔离性，对于维护多个项目或者在团队中协作来说，简直是救命稻草。

什么时候我应该倾向于使用Conda，什么时候Pip就足够了？

这其实是一个非常实用的决策点，我个人在日常工作中也常常面临这样的选择。

你完全可以只用pip的情况，通常是当你的项目相对简单，或者依赖关系不那么复杂的时候：

• 纯Python项目：如果你的项目只依赖于PyPI上那些纯Python的库，不涉及任何底层二进制依赖，那么pip是你的首选。比如一个简单的Web应用（Flask/Django）、一个CLI工具、或者一个没有复杂科学计算的脚本。
• 开发Python库：如果你正在开发一个Python库，并打算将其发布到PyPI上供其他人使用，那么pip是你的目标用户会用来安装你的库的工具。你的开发环境也应该围绕pip来测试。
• 资源受限：conda环境通常比pip环境占用更多的磁盘空间，因为它会下载更多的二进制文件和运行时库。如果你的开发环境存储空间有限，或者你追求极致的轻量级，那么pip会更合适。

而当你应该倾向于使用conda的情况，往往发生在项目的复杂性、依赖的广度或对环境隔离的要求更高时：

• 数据科学、机器学习和科学计算：这是conda最闪耀的领域。numpy、scipy、pandas、tensorflow、pytorch、xgboost等等，这些库往往有复杂的底层C/Fortran/CUDA依赖，conda能够无缝地处理这些二进制依赖，并确保它们正确链接和优化。它能让你省去大量的配置烦恼。
• 需要特定Python版本或多版本共存：如果你需要在Python 3.8、3.9、3.10等不同版本之间切换，或者你的某个项目必须运行在特定Python版本上，conda的环境管理能力是无与伦比的。conda create -n my_env python=3.9，一切都变得简单。
• 跨平台开发或需要高度可重复性：conda的包都是预编译好的，这意味着在不同的操作系统上（Windows, macOS, Linux），你安装的包通常会更加一致。这对于团队协作，确保“在我的机器上能跑”也能在“你的机器上跑”至关重要。
• 需要管理非Python工具：如果你的项目除了Python，还需要R、Julia、Node.js、或者特定的编译器、数据库客户端等，conda能够把所有这些工具都整合到一个环境中进行管理，提供一个统一的入口。

很多时候，我发现自己会采取一种混合策略：用conda来创建和管理基础环境，包括Python版本和那些有复杂二进制依赖的核心库（比如numpy, scipy, tensorflow）。然后，在这个conda环境中，我可能会用pip来安装一些conda渠道中没有的，或者我需要最新开发版、或者只存在于PyPI上的特定Python包。这种方式结合了两者的优点，既享受了conda的稳定性和二进制依赖管理，又保留了pip对PyPI海量资源的访问能力。

除了安装，这些工具如何帮助项目实现可重复性和协作？

包管理工具的价值远不止于安装软件。它们在项目的可重复性（Reproducibility）和团队协作方面扮演着至关重要的角色。这是我个人觉得它们真正发挥魔力的地方。

对于可重复性，核心在于确保无论何时何地，任何人都能准确地重建你的项目运行环境。

pip在这方面提供了一个基础工具：requirements.txt文件。通过运行pip freeze > requirements.txt，你可以将当前Python环境中所有已安装的Python包及其精确版本信息输出到一个文本文件中。当其他人拿到这个文件后，他们可以通过pip install -r requirements.txt来安装相同的包。这对于简单的Python项目来说，通常是足够的。然而，requirements.txt的局限性在于，它只记录了Python包，对于Python解释器本身的特定版本、以及任何非Python的系统级依赖，它是完全无知的。这意味着，如果你的合作者在一个不同的操作系统上，或者他们的Python版本略有不同，仅仅依靠requirements.txt可能无法完全重现你的环境，甚至可能因为底层库的差异导致代码运行失败。

而conda在可重复性方面则提供了一个更全面、更强大的解决方案，那就是environment.yml文件。通过conda env export > environment.yml命令，conda会导出一个描述你整个环境的YAML文件。这个文件不仅包含了所有Python包及其版本，还包含了Python解释器的具体版本、所有非Python的依赖（比如MKL、CUDA工具包等）、甚至是你使用的conda渠道信息。当你的合作者拿到这个environment.yml文件后，他们可以通过conda env create -f environment.yml命令，几乎是“一键式”地重建一个与你本地完全一致的conda环境。这种深度和广度，是pip无法比拟的。

在团队协作方面，environment.yml的优势同样明显。想象一下，一个数据科学团队，每个人可能使用不同的操作系统，或者有不同的开发习惯。如果没有一个统一的环境定义，每个人都会花大量时间在配置环境和解决“在我的机器上能跑，在你机器上就报错”的问题上。environment.yml文件就像一份详细的蓝图，确保团队成员都在一个标准化的、可预测的环境中工作。这极大地减少了环境差异带来的摩擦，让团队成员能更专注于代码本身和业务逻辑，而不是底层环境的配置。

我个人经验是，对于任何稍微复杂一点，特别是涉及数据科学和机器学习的项目，使用conda的environment.yml来管理环境是绝对值得的投资。它虽然初学时可能有些门槛，但长期来看，它能为你和你的团队节省无数时间和精力，让项目的生命周期更加平稳、可控。它让“可重复性”从一个美好的愿景，变成了实实在在的实践。

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