后端

什么是后端？

网站和邮件列表中的许多文档都提到了“后端”，许多新用户对这个术语感到困惑。Matplotlib 针对许多不同的用例和输出格式。有些人从 Python shell 交互地使用 Matplotlib，并在键入命令时弹出绘图窗口。有些人运行 Jupyter笔记本并绘制内联图以进行快速数据分析。其他人将 Matplotlib 嵌入到 PyQt 或 PyGObject 等图形用户界面中，以构建丰富的应用程序。有些人在批处理脚本中使用 Matplotlib 从数值模拟中生成 postscript 图像，还有一些人运行 Web 应用程序服务器来动态提供图形。

为了支持所有这些用例，Matplotlib 可以针对不同的输出，并且这些功能中的每一个都称为后端；“前端”是面向用户的代码，即绘图代码，而“后端”在幕后完成所有艰苦的工作以制作图形。有两种类型的后端：用户界面后端（用于 PyQt/PySide、PyGObject、Tkinter、wxPython 或 macOS/Cocoa）；也称为“交互式后端”）和用于制作图像文件的硬拷贝后端（PNG、SVG、PDF、PS；也称为“非交互式后端”）。

选择后端

有三种方式来配置你的后端：

• 文件中的rcParams["backend"]参数matplotlibrc

• 这MPLBACKEND环境变量

• 功能matplotlib.use()

下面是更详细的描述。

如果存在多个配置，则列表中的最后一个优先；例如，调用matplotlib.use()将覆盖您的matplotlibrc.

如果没有明确设置后端，Matplotlib 会根据系统上可用的内容以及 GUI 事件循环是否已经运行来自动检测可用的后端。选择以下列表中的第一个可用后端：MacOSX、QtAgg、GTK4Agg、Gtk3Agg、TkAgg、WxAgg、Agg。最后一个，Agg，是一个只能写入文件的非交互式后端。如果 Matplotlib 无法连接到 X 显示器或 Wayland 显示器，则在 Linux 上使用它。

以下是配置方法的详细说明：

1. rcParams["backend"]在您的matplotlibrc文件中设置：

   backend : qtagg   # use pyqt with antigrain (agg) rendering
   

   另请参阅使用样式表和 rcParams 自定义 Matplotlib。

2. 设置MPLBACKEND环境变量：

   您可以为当前 shell 或单个脚本设置环境变量。

   在 Unix 上：

   > export MPLBACKEND=qtagg
   > python simple_plot.py
   
   > MPLBACKEND=qtagg python simple_plot.py
   

   在 Windows 上，只有前者是可能的：

   > set MPLBACKEND=qtagg
   > python simple_plot.py
   

   设置此环境变量将覆盖anybackend中的参数，即使当前工作目录中有 a 也是如此。因此，设置 matplotlibrcmatplotlibrcMPLBACKEND 不鼓励全局，例如在你的.bashrcor.profile中，因为它可能导致违反直觉的行为。

3. 如果您的脚本依赖于特定的后端，您可以使用以下函数 matplotlib.use()：

   import matplotlib
   matplotlib.use('qtagg')
   

   这应该在创建任何图形之前完成，否则 Matplotlib 可能无法切换后端并引发 ImportError。

   use如果用户想要使用不同的后端，使用将需要更改您的代码。use因此，除非绝对必要，否则应避免显式调用 。

内置后端

默认情况下，Matplotlib 应该自动选择一个默认后端，它允许交互式工作和从脚本绘图，输出到屏幕和/或文件，所以至少在最初，你不需要担心后端。最常见的例外是，如果您的 Python 发行版没有tkinter安装并且您没有安装其他 GUI 工具包。这发生在某些 Linux 发行版上，您需要在其中安装名为python-tk（或类似）的 Linux 软件包。

但是，如果您想编写图形用户界面或 Web 应用程序服务器（嵌入 Web 应用程序服务器 (Flask)），或者需要更好地了解正在发生的事情，请继续阅读。为了让图形用户界面更容易定制，Matplotlib 将渲染器（实际进行绘图的东西）的概念与画布（绘图的地方）分开。用户界面的规范渲染器是Agg使用Anti-Grain Geometry C++ 库来制作图形的光栅（像素）图像；它被QtAgg, GTK4Agg, GTK3Agg, wxAgg, TkAgg, 和 macosx后端使用。另一种渲染器基于 Cairo 库，由QtCairo等使用。

对于渲染引擎，用户还可以区分矢量渲染器或光栅渲染器。矢量图形语言发出诸如“从该点到该点画一条线”之类的绘图命令，因此是无比例的。光栅后端生成线条的像素表示，其精度取决于 DPI 设置。

这是 Matplotlib 渲染器的摘要（每个都有一个同名的后端；这些是非交互式后端，能够写入文件）：

渲染器	文件类型	描述
AGG	PNG	光栅图形——使用反颗粒几何引擎的高质量图像 。
PDF格式	pdf	矢量图形——可移植文档格式输出。
附言	ps, 每股收益	矢量图形——PostScript输出。
SVG	svg	矢量图形 -可缩放矢量图形输出。
PGF	pgf, pdf	矢量图形——使用pgf包。
开罗	png, ps, pdf, svg	光栅或矢量图形——使用Cairo库（需要pycairo或cairocffi）。

要使用非交互式后端保存绘图，请使用该 matplotlib.pyplot.savefig('filename')方法。

这些是支持的用户界面和渲染器组合；这些是交互式后端，能够显示到屏幕上并使用上表中的适当渲染器写入文件：

后端	描述
QtAgg	Qt画布中的 Agg 渲染（需要PyQt或Qt for Python，又名 PySide）。这个后端可以在 IPython 中使用 .%matplotlib qt
ipympl	嵌入在 Jupyter 小部件中的 Agg 渲染（需要ipympl）。可以在带有 .%matplotlib ipympl
GTK3Agg	Agg 渲染到GTK 3.x 画布（需要PyGObject和 pycairo）。这个后端可以在 IPython 中使用 .%matplotlib gtk3
GTK4Agg	Agg 渲染到GTK 4.x 画布（需要PyGObject和 pycairo）。这个后端可以在 IPython 中使用 .%matplotlib gtk4
macosx	在 OSX 中将 Agg 渲染到 Cocoa 画布中。这个后端可以在 IPython 中使用.%matplotlib osx
TkAgg	Agg 渲染到Tk画布（需要TkInter）。这个后端可以在 IPython 中使用.%matplotlib tk
nbAgg	在 Jupyter 经典笔记本中嵌入交互式人物。可以通过在 Jupyter 笔记本中启用此后端 。%matplotlib notebook
网络聚合	Onshow()将启动一个带有交互式图形的龙卷风服务器。
GTK3开罗	Cairo 渲染到GTK 3.x 画布（需要PyGObject和 pycairo）。
GTK4开罗	Cairo 渲染到GTK 4.x 画布（需要PyGObject和 pycairo）。
wxAgg	Agg 渲染到wxWidgets画布（需要wxPython 4）。这个后端可以在 IPython 中使用.%matplotlib wx

笔记

内置后端的名称不区分大小写；例如，'QtAgg' 和 'qtagg' 是等价的。

ipympl

Jupyter 小部件生态系统发展得太快，无法直接在 Matplotlib 中提供支持。要安装 ipympl：

pip install ipympl

或者

conda install ipympl -c conda-forge

有关更多详细信息，请参阅安装 ipympl。

如何选择 Qt 实现？

QtAgg 和 QtCairo 后端支持 Qt 5 和 6，以及 Python 绑定（Python的PyQt或Qt，又名 PySide）。如果已经加载了任何绑定，那么它将用于 Qt 后端。否则，使用第一个可用的绑定，顺序为：PyQt6、PySide6、PyQt5、PySide2。

这QT_API可以设置环境变量以在尚未加载任何内容时覆盖搜索。它可以设置为（不区分大小写）PyQt6、PySide6、PyQt5 或 PySide2 以选择要使用的版本和绑定。如果选择的实现不可用，Qt 后端将无法加载而不尝试任何其他 Qt 实现。有关更多详细信息，请参阅Qt 绑定。

使用非内置后端

更一般地，可以使用上述任何方法选择任何可导入的后端。如果name.of.the.backend是包含后端的模块，则module://name.of.the.backend用作后端名称，例如 matplotlib.use('module://name.of.the.backend').