包管理器 npm 和 pip

方法论: 包管理器是代码界的“应用商店“,理解它就能理解现代编程的依赖管理。

📖 本节目标

学完本节,你将理解:

• ✅ npm 和 pip 到底是什么
• ✅ package.json 和 requirements.txt 的作用
• ✅ 如何配置国内镜像源(解决下载慢)
• ✅ 虚拟环境为什么重要

预计用时: 20分钟

1. 包管理器是什么?

1.1 生活类比

包管理器 = 代码界的应用商店

1.2 为什么需要包管理器?

核心问题: 现代项目依赖几十上百个第三方库!

你的项目
├── express (后端框架)
│   ├── body-parser (依赖1)
│   ├── cookie-parser (依赖2)
│   │   └── cookie (依赖的依赖)
│   └── ...还有10个依赖
├── react (前端框架)
│   ├── react-dom (依赖1)
│   └── ...还有20个依赖
└── ...还有50个包

总共可能有300+个包需要管理!

包管理器的三大作用:

1. 自动处理依赖: 你装A,它自动装上A需要的B、C、D
2. 版本管理: 确保所有人用的版本一致
3. 一键安装: 新人克隆项目,一个命令装齐所有依赖

2. npm - JavaScript的包管理器

2.1 npm基础概念

2.2 安装npm

npm随Node.js一起安装,你不需要单独安装。

验证安装:

node -v
npm -v

2.3 package.json详解

创建package.json:

# 交互式创建
npm init

# 快速创建(全部默认)
npm init -y

示例文件:

{
  "name": "my-project",           // 项目名称
  "version": "1.0.0",             // 版本号
  "description": "我的第一个项目", // 描述
  "main": "index.js",             // 入口文件
  "scripts": {                     // 脚本命令
    "start": "node server.js",
    "dev": "nodemon server.js",
    "build": "webpack"
  },
  "dependencies": {                // 生产环境依赖
    "express": "^4.18.2",
    "mongoose": "^7.0.0"
  },
  "devDependencies": {             // 开发环境依赖
    "nodemon": "^2.0.20",
    "jest": "^29.5.0"
  }
}

版本号解释:

2.4 npm常用命令

安装包

# 安装package.json中的所有依赖
npm install
# 简写
npm i

# 安装指定包(自动添加到dependencies)
npm install express

# 安装为开发依赖
npm install -D nodemon
npm install --save-dev nodemon

# 全局安装(整个电脑可用)
npm install -g pm2

卸载包

npm uninstall express

更新包

# 更新所有包
npm update

# 检查过时的包
npm outdated

运行脚本

# 运行package.json中的start脚本
npm start

# 运行自定义脚本
npm run dev
npm run build

2.5 为什么node_modules这么大?

新手困惑: 装一个小包,node_modules有几百MB!

原因:

你装的包
└── 依赖10个包
    └── 这10个包又依赖50个包
        └── 这50个包又依赖200个包...

最终可能有1000+个文件!

这是正常的! 包管理器帮你处理了复杂的依赖链。

优化建议:

• ✅ 把node_modules加入.gitignore(不上传到git)
• ✅ 只上传package.json和package-lock.json
• ✅ 其他人克隆后运行npm install自动安装

3. npm镜像源配置(中国用户必看!)

3.1 为什么要配置镜像源?

问题: npm官方服务器在国外,中国访问很慢!

不配置镜像:
npm install  ━━━━━━━━━━━━━━━ 5分钟... 🐌

配置镜像后:
npm install  ━━━━ 10秒! ⚡

3.2 推荐镜像源

3.3 永久配置(推荐)

# 配置淘宝镜像
npm config set registry https://registry.npmmirror.com

# 验证配置
npm config get registry
# 应该显示: https://registry.npmmirror.com

# 查看所有配置
npm config list

3.4 临时使用

# 单次安装使用镜像
npm install express --registry=https://registry.npmmirror.com

3.5 使用nrm管理镜像源(高级)

# 全局安装nrm
npm install -g nrm

# 列出可用镜像源
nrm ls

# 切换到淘宝镜像
nrm use taobao

# 测试各镜像源速度
nrm test

# 恢复到官方源
nrm use npm

4. pip - Python的包管理器

4.1 pip基础概念

4.2 安装pip

检查pip版本:

# Python 3
python3 -m pip --version
pip3 --version

# Windows
py -m pip --version

如果没有pip:

# Ubuntu/Debian
sudo apt update
sudo apt install python3-pip

# CentOS/RHEL
sudo yum install python3-pip

# macOS(用Homebrew)
brew install python3

4.3 requirements.txt详解

创建requirements.txt:

# 导出当前环境所有包
pip freeze > requirements.txt

示例文件:

# 生产环境依赖
Django==4.2.0
requests>=2.28.0
numpy==1.24.2

# 开发环境依赖
pytest>=7.3.0
black~=23.3.0

版本号规则:

4.4 pip常用命令

安装包

# 安装单个包
pip install requests

# 指定版本
pip install Django==4.2.0

# 从requirements.txt安装
pip install -r requirements.txt

# 用户级安装(不需要sudo)
pip install --user pandas

卸载包

pip uninstall requests

查看包信息

# 列出已安装的包
pip list

# 显示包详细信息
pip show requests

# 检查可更新的包
pip list --outdated

更新包

# 更新pip自己
pip install --upgrade pip

# 更新指定包
pip install --upgrade requests

5. pip镜像源配置

5.1 推荐镜像源

5.2 永久配置(推荐)

Linux/macOS:

# 创建配置目录
mkdir -p ~/.pip

# 编辑配置文件
vim ~/.pip/pip.conf

# 添加以下内容
[global]
index-url = https://pypi.tuna.tsinghua.edu.cn/simple
trusted-host = pypi.tuna.tsinghua.edu.cn

或使用命令:

pip config set global.index-url https://pypi.tuna.tsinghua.edu.cn/simple

Windows:

# 配置文件位置: C:\Users\你的用户名\pip\pip.ini

# 使用命令配置
pip config set global.index-url https://pypi.tuna.tsinghua.edu.cn/simple

5.3 临时使用

# 单次安装使用镜像
pip install -i https://pypi.tuna.tsinghua.edu.cn/simple requests

# 从requirements.txt安装时使用镜像
pip install -i https://pypi.tuna.tsinghua.edu.cn/simple -r requirements.txt

5.4 验证配置

# 查看当前配置
pip config list

# 测试安装速度
pip install requests

6. Python虚拟环境(重要!)

6.1 为什么需要虚拟环境?

问题场景:

项目A 需要 Django 3.2
项目B 需要 Django 4.2

如果都装在全局:
- 只能保留一个版本
- 两个项目冲突! ❌

虚拟环境的解决方案:

全局Python环境
├── 项目A虚拟环境
│   └── Django 3.2
└── 项目B虚拟环境
    └── Django 4.2

完全隔离,互不影响! ✅

6.2 创建和使用虚拟环境

创建虚拟环境:

# Unix/macOS
python3 -m venv myenv

# Windows
py -m venv myenv

激活虚拟环境:

# Unix/macOS
source myenv/bin/activate

# Windows
myenv\Scripts\activate

激活后的提示:

(myenv) ~ %  ← 前面有(环境名)说明已激活

在虚拟环境中安装包:

# 确保已激活虚拟环境
(myenv) ~ % pip install django

# 查看虚拟环境中的包
(myenv) ~ % pip list

退出虚拟环境:

deactivate

6.3 虚拟环境最佳实践

1. 每个项目创建独立虚拟环境

   cd my-project
   python3 -m venv venv
   source venv/bin/activate
   

2. 添加到.gitignore

   # .gitignore
   venv/
   __pycache__/
   *.pyc
   

3. 导出依赖

   pip freeze > requirements.txt
   

4. 新成员安装环境

   python3 -m venv venv
   source venv/bin/activate
   pip install -r requirements.txt
   

7. npm 实战场景 🔥

7.1 场景1: 初始化新项目

完整流程:

# 1. 创建项目目录
mkdir my-new-project
cd my-new-project

# 2. 初始化package.json
npm init -y

# 3. 安装常用依赖
npm install express
npm install -D nodemon

# 4. 创建启动文件
touch server.js

# 5. 配置启动脚本(手动编辑package.json)
# 在scripts中添加: "dev": "nodemon server.js"

# 6. 运行项目
npm run dev

7.2 场景2: 克隆别人的项目

操作步骤:

# 1. 克隆仓库
git clone https://github.com/username/project.git
cd project

# 2. 安装所有依赖
npm install
# 等价于 npm i

# 3. 查看可用的脚本命令
npm run
# 或查看package.json的scripts部分

# 4. 启动项目
npm start
# 或
npm run dev

7.3 场景3: 解决包版本冲突

问题: 安装某个包时报错版本冲突

# 症状
npm install package-name
# npm ERR! Could not resolve dependency...

# 解决方案1: 清除缓存重装
npm cache clean --force
rm -rf node_modules package-lock.json
npm install

# 解决方案2: 使用--legacy-peer-deps跳过冲突
npm install package-name --legacy-peer-deps

# 解决方案3: 使用--force强制安装(谨慎)
npm install package-name --force

7.4 场景4: 全局包管理

常用全局包:

# 安装常用全局工具
npm install -g pm2          # 进程管理器
npm install -g nodemon      # 自动重启工具
npm install -g http-server  # 快速HTTP服务器
npm install -g yarn         # 另一个包管理器

# 查看全局安装的包
npm list -g --depth=0

# 查看全局包安装位置
npm root -g

# 更新全局包
npm update -g pm2

# 卸载全局包
npm uninstall -g nodemon

7.5 场景5: 查看包信息和文档

# 搜索包
npm search express

# 查看包的详细信息
npm view express

# 查看包的所有版本
npm view express versions

# 查看包的最新版本
npm view express version

# 打开包的主页
npm home express

# 打开包的GitHub仓库
npm repo express

# 打开包的issue页面
npm bugs express

7.6 场景6: 项目依赖升级

# 检查哪些包可以更新
npm outdated

# 更新所有包到package.json允许的最新版本
npm update

# 更新指定包
npm update express

# 安装包的最新版本(会修改package.json)
npm install express@latest

# 查看包的安全漏洞
npm audit

# 自动修复安全漏洞
npm audit fix

# 强制修复(可能破坏兼容性)
npm audit fix --force

7.7 npm 命令速查表

8. pip 实战场景 🔥

8.1 场景1: 新项目初始化

完整流程:

# 1. 创建项目目录
mkdir my-python-project
cd my-python-project

# 2. 创建虚拟环境
python3 -m venv venv

# 3. 激活虚拟环境
source venv/bin/activate  # macOS/Linux
# venv\Scripts\activate   # Windows

# 4. 升级pip(推荐)
pip install --upgrade pip

# 5. 安装项目依赖
pip install django requests

# 6. 创建requirements.txt
pip freeze > requirements.txt

# 7. 创建主程序文件
touch main.py

8.2 场景2: 克隆Python项目

操作步骤:

# 1. 克隆项目
git clone https://github.com/username/project.git
cd project

# 2. 创建虚拟环境
python3 -m venv venv

# 3. 激活虚拟环境
source venv/bin/activate

# 4. 安装所有依赖
pip install -r requirements.txt

# 5. 运行项目
python main.py
# 或
python manage.py runserver  # Django项目

8.3 场景3: 管理多个Python版本

使用不同Python版本创建虚拟环境:

# 查看系统中的Python版本
python3 --version
python3.11 --version

# 使用指定Python版本创建虚拟环境
python3.11 -m venv venv311
python3.10 -m venv venv310

# 激活对应环境
source venv311/bin/activate

# 验证Python版本
python --version

8.4 场景4: 依赖冲突解决

问题: 包安装失败或版本冲突

# 症状
pip install package-name
# ERROR: Could not find a version that satisfies...

# 解决方案1: 升级pip
pip install --upgrade pip

# 解决方案2: 清除缓存
pip cache purge

# 解决方案3: 指定兼容版本
pip install package-name==1.2.3

# 解决方案4: 使用pip-tools管理依赖
pip install pip-tools
pip-compile requirements.in
pip-sync

8.5 场景5: 批量管理包

# 导出当前环境所有包
pip freeze > requirements.txt

# 仅导出手动安装的包(不含依赖)
pip list --not-required

# 批量卸载所有包
pip freeze | xargs pip uninstall -y

# 从旧的requirements.txt升级所有包
pip install -r requirements.txt --upgrade

# 安装指定镜像源的包
pip install -i https://pypi.tuna.tsinghua.edu.cn/simple -r requirements.txt

8.6 场景6: 开发环境和生产环境分离

创建多个requirements文件:

# requirements.txt - 生产环境基础依赖
Django==4.2.0
psycopg2-binary==2.9.6
gunicorn==20.1.0

# requirements-dev.txt - 开发环境额外依赖
-r requirements.txt  # 引入基础依赖
pytest==7.3.1
black==23.3.0
flake8==6.0.0
ipython==8.12.0

# 生产环境安装
pip install -r requirements.txt

# 开发环境安装
pip install -r requirements-dev.txt

8.7 场景7: 查看和卸载包

# 列出所有已安装的包
pip list

# 查看包的详细信息
pip show django

# 查看包的依赖树
pip show django | grep Requires

# 查找包含某关键词的包
pip list | grep django

# 卸载包
pip uninstall django

# 卸载包并自动确认
pip uninstall -y django

# 卸载多个包
pip uninstall django requests numpy

8.8 pip 命令速查表

9. 虚拟环境实战技巧 🔥

9.1 快速切换虚拟环境

使用别名简化操作:

# 在 ~/.bashrc 或 ~/.zshrc 中添加
alias venv-create='python3 -m venv venv'
alias venv-on='source venv/bin/activate'
alias venv-off='deactivate'

# 使用
cd my-project
venv-on      # 激活环境
venv-off     # 退出环境

9.2 检查虚拟环境是否激活

# 方法1: 查看命令提示符
(venv) ~/project $  # 前面有(venv)说明已激活

# 方法2: 查看Python路径
which python
# 激活: /path/to/project/venv/bin/python
# 未激活: /usr/bin/python3

# 方法3: 查看环境变量
echo $VIRTUAL_ENV
# 激活: /path/to/project/venv
# 未激活: (空)

9.3 虚拟环境迁移

# 错误做法: 直接复制venv文件夹 ❌
# 虚拟环境包含绝对路径,不能直接复制

# 正确做法: 导出依赖重新创建 ✅
# 在旧环境
pip freeze > requirements.txt

# 在新机器/新位置
python3 -m venv venv
source venv/bin/activate
pip install -r requirements.txt

9.4 清理虚拟环境

# 删除虚拟环境(退出环境后)
deactivate
rm -rf venv

# 重新创建干净的环境
python3 -m venv venv
source venv/bin/activate
pip install -r requirements.txt

10. 常见问题

Q1: npm install很慢或失败

解决方案:

1. 检查镜像源

   npm config get registry
   

   如果不是镜像地址,重新配置

2. 清除缓存

   npm cache clean --force
   

3. 删除node_modules重装

   rm -rf node_modules package-lock.json
   npm install
   

Q2: pip安装报错“Permission denied“

原因: 尝试全局安装但没有权限

解决方案(选一个):

1. 使用虚拟环境(推荐)

   python3 -m venv venv
   source venv/bin/activate
   pip install package
   

2. 用户级安装

   pip install --user package
   

3. 使用sudo(不推荐)

   sudo pip install package
   

Q3: 虚拟环境激活后没反应

检查:

• 路径是否正确
• Windows用户确保执行了Scripts\activate
• macOS/Linux确保执行了source bin/activate

重新创建:

rm -rf venv
python3 -m venv venv
source venv/bin/activate

Q4: package.json和package-lock.json有什么区别?

为什么两个都要提交?

• package.json: 告诉npm需要什么包
• package-lock.json: 确保所有人安装的版本完全一致

8. 总结

核心要点

1. 包管理器是现代编程的基础设施

   • npm用于JavaScript项目
   • pip用于Python项目

2. 国内用户必须配置镜像源

   • npm使用淘宝镜像
   • pip使用清华镜像
   • 速度提升10倍+

3. Python项目必须使用虚拟环境

   • 避免版本冲突
   • 保持项目隔离
   • 便于依赖管理

4. 两个配置文件不能丢

   • package.json / requirements.txt: 依赖列表
   • package-lock.json: 精确版本锁定

检查清单

在开始新项目前:

• ✅ npm镜像源已配置
• ✅ pip镜像源已配置
• ✅ Python虚拟环境已创建并激活
• ✅ package.json或requirements.txt已创建
• ✅ node_modules或venv已加入.gitignore

继续学习: 03. Linux权限系统