Python開発初級者へ。venvもいいけどDocker便利やぞ！環境管理の悩みを5ステップで解決する

# こんな状況になったことはありませんか？
$ python --version
Python 3.9.7

$ which python
/usr/bin/python  # システムPython

# 新しいプロジェクトでPython 3.11が必要
$ python3.11 -m venv venv311
# でもpython3.11がない...

# pyenvを導入してみるも
$ pyenv install 3.11.0
# 今度はpyenvとvenvの関係がわからない

# 結果：システムPythonに直接インストールしてしまう
$ pip install requests  # 危険！

# Aさんの環境（macOS）
$ python --version
Python 3.10.8
$ pip list | grep numpy
numpy==1.24.2

# Bさんの環境（Windows）
$ python --version
Python 3.10.11
$ pip list | grep numpy
numpy==1.24.3

# Cさんの環境（Ubuntu）
$ python --version
Python 3.11.2
$ pip list | grep numpy
numpy==1.25.0

# 結果：微妙なバージョン違いでエラーが発生

# 毎回この手順が必要
$ cd project1
$ source venv/bin/activate
(venv) $ python app.py

# 別プロジェクトに移動
(venv) $ deactivate
$ cd ../project2
$ source venv/bin/activate
(venv) $ python app.py
# あれ？パッケージが足りない...

# さらに別プロジェクト
(venv) $ deactivate
$ cd ../project3
# activate忘れてシステムPythonで実行
$ python app.py  # エラー発生

# Dockerfile で環境を定義
FROM python:3.11.2-slim

# 依存パッケージのインストール
COPY requirements.txt .
RUN pip install -r requirements.txt

# アプリケーションコードをコピー
COPY . /app
WORKDIR /app

CMD ["python", "app.py"]

# プロジェクト1の実行
$ cd project1
$ docker-compose up
# 環境構築 + アプリ起動が一発で完了

# プロジェクト2に切り替え
$ cd ../project2
$ docker-compose up
# 別環境で即座に起動

# 環境のクリーンアップも簡単
$ docker-compose down
# コンテナ削除でクリーンな状態に

# インストール確認
$ docker --version
Docker version 24.0.6

$ docker-compose --version
Docker Compose version v2.21.0

# Dockerfile
FROM python:3.11.2-slim

# 作業ディレクトリの設定
WORKDIR /app

# requirements.txtをコピーして依存関係をインストール
COPY requirements.txt .
RUN pip install --no-cache-dir -r requirements.txt

# アプリケーションコードをコピー
COPY . .

# アプリケーションを起動
CMD ["python", "app.py"]

# venv環境で実行
$ source venv/bin/activate
(venv) $ pip freeze > requirements.txt
(venv) $ deactivate

# 内容を確認
$ cat requirements.txt
Flask==2.3.3
requests==2.31.0
numpy==1.24.2

# docker-compose.yml
version: '3.8'

services:
  app:
    build: .
    ports:
      - "5000:5000"
    volumes:
      - .:/app  # ホストのコードをコンテナにマウント
    environment:
      - FLASK_ENV=development
      - FLASK_DEBUG=1
    command: python app.py

{
  "name": "Python Development",
  "dockerComposeFile": "../docker-compose.yml",
  "service": "app",
  "workspaceFolder": "/app",
  "customizations": {
    "vscode": {
      "extensions": [
        "ms-python.python",
        "ms-python.flake8",
        "ms-python.black-formatter"
      ]
    }
  },
  "postCreateCommand": "pip install -r requirements.txt"
}

# .dockerignore を作成（不要ファイルの除外）
venv/
.git/
__pycache__/
*.pyc
.pytest_cache/
.coverage
.env.local

# docker-compose.override.yml（開発者個人用設定）
version: '3.8'

services:
  app:
    environment:
      - DEBUG=1
      - LOG_LEVEL=debug
    volumes:
      - ./logs:/app/logs  # 個人用ログディレクトリ

# 開発環境の起動
$ docker-compose up -d
Creating network "myproject_default" with the default driver
Creating myproject_app_1 ... done

# ログの確認
$ docker-compose logs -f app

# コンテナ内でのコマンド実行
$ docker-compose exec app python manage.py migrate

# 環境のクリーンアップ
$ docker-compose down
Stopping myproject_app_1 ... done
Removing myproject_app_1 ... done
Removing network "myproject_default"

# 簡単なベンチマークテスト
import time
import numpy as np

def benchmark_test():
    start = time.time()
    
    # 計算集約的な処理
    data = np.random.rand(1000000)
    result = np.sum(data ** 2)
    
    end = time.time()
    return end - start

# venv環境での実行：0.125秒
# Docker環境での実行：0.127秒
# 差異：約2%（誤差の範囲内）

# ✅ 軽量化されたDockerfile
FROM python:3.11.2-slim  # slimイメージを使用

# 不要なパッケージをクリーンアップ
RUN apt-get update && apt-get install -y --no-install-recommends \
    gcc \
    && rm -rf /var/lib/apt/lists/*

# パッケージを分割してキャッシュを活用
COPY requirements.txt .
RUN pip install --no-cache-dir -r requirements.txt

# アプリケーションコードは最後にコピー
COPY . .

# 非rootユーザーで実行
RUN useradd -m appuser
USER appuser

# docker-compose.yml（フルスタック開発環境）
version: '3.8'

services:
  app:
    build: .
    ports:
      - "5000:5000"
    depends_on:
      - db
      - redis
    environment:
      - DATABASE_URL=postgresql://user:password@db:5432/myapp
      - REDIS_URL=redis://redis:6379/0
    volumes:
      - .:/app

  db:
    image: postgres:15
    environment:
      - POSTGRES_DB=myapp
      - POSTGRES_USER=user
      - POSTGRES_PASSWORD=password
    volumes:
      - postgres_data:/var/lib/postgresql/data
    ports:
      - "5432:5432"

  redis:
    image: redis:7-alpine
    ports:
      - "6379:6379"

volumes:
  postgres_data:

# .github/workflows/test.yml
name: Test

on: [push, pull_request]

jobs:
  test:
    runs-on: ubuntu-latest
    
    steps:
    - uses: actions/checkout@v3
    
    - name: Build Docker image
      run: docker-compose build
      
    - name: Run tests
      run: docker-compose run app python -m pytest
      
    - name: Run linting
      run: docker-compose run app flake8 .

# 本番用Dockerfile
FROM python:3.11.2-slim

WORKDIR /app

# 本番用設定
COPY requirements.txt .
RUN pip install --no-cache-dir -r requirements.txt

COPY . .

# セキュリティ強化
RUN useradd -m appuser && chown -R appuser:appuser /app
USER appuser

# ヘルスチェック
HEALTHCHECK --interval=30s --timeout=10s --start-period=5s --retries=3 \
  CMD curl -f http://localhost:5000/health || exit 1

CMD ["gunicorn", "--bind", "0.0.0.0:5000", "app:app"]