# dotenv 环境变量管理

2023年12月12日7分钟阅读

- FormalSciences/ComputerScience
- ProgrammingLanguage/Python
- Python/Libraires

在现代软件开发中，理解和正确使用环境变量是提高项目灵活性和安全性的关键。本文将全面介绍如何在 Python 项目中利用 `dotenv` 库高效管理环境变量，内容将由浅入深，适合各层次开发者阅读。

## 环境变量

环境变量是操作系统中用来指定操作系统运行环境的一些参数。在 Python 项目中，环境变量常用于存储配置信息，如数据库连接字符串、API 密钥等。这样做的好处是可以将配置与代码分离，使得应用更安全，同时也便于在不同环境（开发、测试、生产）中切换配置。

## Dotenv

Python 的 `dotenv` 库允许我们从一个文件中加载环境变量，而不是将它们硬编码在代码中。这使得管理私密和环境特定的数据更加安全和方便。

### 安装

开始之前，需要确保 Python 环境已经搭建好。安装 `dotenv` 只需一条简单的命令：

    pip install python-dotenv

### 创建 .env

`.env` 文件是一个文本文件，其中包含了键值对形式的环境变量。例如：

    DB_HOST=localhost
    DB_USER=root
    DB_PASS=s1mpl3

这个文件应该放在项目的根目录下，同时记得将 `.env` 添加到 `.gitignore` 文件中，避免敏感信息泄露到公共代码库。

### 方法

方法 | 描述 | 示例代码
--- | --- | ---
`load_dotenv()` | 加载 `.env` 文件中的环境变量。默认情况下，加载当前目录下的 `.env` 文件。 | `load_dotenv()`
`dotenv_values()` | 读取 `.env` 文件并返回一个包含所有环境变量的字典。 | `config = dotenv_values(".env")`
`find_dotenv()` | 在文件系统中查找 `.env` 文件。默认从当前目录开始递归搜索，直到找到为止。 | `dotenv_path = find_dotenv()`
`set_key()` | 将一个新的键值对添加到 `.env` 文件中。 | `set_key(".env", "KEY", "value")`
`unset_key()` | 从 `.env` 文件中删除一个键值对。 | `unset_key(".env", "KEY")`
`get_key()` | 从 `.env` 文件中读取指定的键的值。 | `value = get_key(".env", "KEY")`

### 使用

一旦 `.env` 文件准备好，就可以在 Python 代码中使用 `dotenv` 来加载这些变量了。以下是一个简单的示例：

    from dotenv import load_dotenv
    import os

    # 加载.env文件
    load_dotenv()

    # 使用环境变量
    db_host = os.getenv("DB_HOST")
    db_user = os.getenv("DB_USER")
    db_pass = os.getenv("DB_PASS")

    print(f"Database host: {db_host}")

在这个示例中，`load_dotenv()` 会查找并加载 `.env` 文件，然后可以通过 `os.getenv` 来访问这些变量。

### 优先级

`dotenv` 库在处理环境变量时，遵循一定的优先级规则，首先考虑的是系统环境变量，它们在操作系统中已设定，拥有最高优先级，并且不会被 `.env` 文件中的设置覆盖。接着是 `.env` 文件中定义的变量，仅在系统环境变量未定义相同变量时生效。

优先级 | 来源 | 描述
--- | --- | ---
1 | 系统环境变量 | 在操作系统中已经设置的环境变量，具有最高优先级。
2 | `.env` 文件 | `dotenv` 读取的项目根目录下的 `.env` 文件中定义的环境变量。
3 | 其他 dotenv 配置文件 | 如 `.env.development`、`.env.test` 等，根据项目配置或命令行参数加载。
4 | 程序内部设置 | 在程序运行时直接设置的环境变量（例如使用 `os.environ`）。这些设置只在当前程序运行期间有效。

## 最佳实践和安全性

使用环境变量的一个主要目的是提高应用程序的安全性。遵循以下最佳实践可以帮助您达到这一目的：

- 不要将 `.env` 文件提交到版本控制系统：确保 `.env` 文件在 `.gitignore` 中，以防止敏感信息泄露。
- 在不同环境中使用不同的 `.env` 文件：例如，您可能会有 `.env.development`、`.env.test` 和 `.env.production` 文件，根据环境加载不同的配置。

## 与框架集成

`dotenv` 可以轻松地与各种 Python 框架（如 Flask 或 Django）集成。例如，在 Flask 应用中，可以在应用启动时加载 `.env` 文件：

    from flask import Flask
    from dotenv import load_dotenv

    load_dotenv()  # 加载.env文件
    app = Flask(__name__)

    # 应用配置
    app.config['SECRET_KEY'] = os.getenv('SECRET_KEY')

在这个例子中，Flask 应用将从 `.env` 文件加载秘钥等配置。

## 高级功能

`dotenv` 库也支持一些高级功能，如类型转换和默认值。例如，您可以这样设置默认值：

    from dotenv import load_dotenv
    import os

    load_dotenv()

    # 获取环境变量，如果不存在则返回默认值
    debug_mode = os.getenv('DEBUG', 'False').lower() == 'true'

在这个例子中，如果 `DEBUG` 环境变量不存在，`debug_mode` 将默认为 `False`。

## 错误处理和调试

当环境变量不存在或出现其他问题时，合理的错误处理和调试非常重要。例如，您可以检查变量是否被正确加载：

    db_user = os.getenv("DB_USER")
    if db_user is None:
        raise ValueError("未找到DB_USER环境变量。")

这段代码将验证 `DB_USER` 是否被正确设置，如果没有，将抛出一个异常。