Black: Der kompromisslose Python-Code-Formatierer

In der Welt der Softwareentwicklung ist Konsistenz entscheidend. Die Aufrechterhaltung eines einheitlichen Code-Stils über ein Projekt hinweg, insbesondere bei der Arbeit mit global verteilten Teams, kann die Lesbarkeit erheblich verbessern, Fehler reduzieren und die Zusammenarbeit optimieren. Ein Werkzeug, das sich im Python-Ökosystem durch die Durchsetzung eines konsistenten Stils auszeichnet, ist Black.

Was ist Black?

Black ist ein kompromissloser Python-Code-Formatierer. Im Gegensatz zu anderen Formatierern, die eine Vielzahl von Konfigurationsoptionen bieten, beschränkt Black bewusst die stilistischen Wahlmöglichkeiten. Dieser "kompromisslose" Ansatz bedeutet, dass sobald Sie Black einführen, jeder in Ihrem Team – unabhängig von seinem Standort oder seiner Programmiererfahrung – mit dem gleichen, standardisierten Code-Stil arbeiten wird. Dies beseitigt endlose Debatten über Formatierungspräferenzen und gibt Entwicklern die Freiheit, sich auf die Lösung tatsächlicher Probleme zu konzentrieren.

Black hält sich weitgehend an den PEP 8 Style Guide, trifft aber auch eigene fundierte Entscheidungen, wo PEP 8 uneindeutig ist. Dies gewährleistet ein hohes Maß an Konsistenz und bleibt gleichzeitig an allgemein anerkannte Python-Best-Practices gebunden.

Warum Black verwenden? Die globalen Vorteile

Die Vorteile der Verwendung von Black gehen weit über die reine Ästhetik hinaus. Für global verteilte Teams bietet Black mehrere bedeutende Vorteile:

• Verbesserte Lesbarkeit: Konsistente Formatierung macht Code leichter lesbar und verständlich, unabhängig davon, wer ihn geschrieben hat. Dies ist besonders entscheidend, wenn Entwickler mit unterschiedlichen kulturellen und sprachlichen Hintergründen zusammenarbeiten. Ein konsistenter Stil fungiert als gemeinsame Sprache, die Mehrdeutigkeiten und kognitive Belastungen reduziert.
• Reduzierte Zeit für Code-Reviews: Durch die automatische Formatierung von Code nach einem Standardstil eliminiert Black viele der kleinkarierten Kommentare, die Code-Reviews plagen können. Reviewer können sich auf die Logik und Funktionalität des Codes konzentrieren, anstatt auf dessen Formatierung. Dies führt zu schnelleren und effizienteren Code-Review-Prozessen.
• Vereinfachte Zusammenarbeit: Wenn alle denselben Formatierer verwenden, gibt es weniger Merge-Konflikte, die durch stilistische Unterschiede verursacht werden. Dies macht die Zusammenarbeit reibungsloser und effizienter, insbesondere in großen, geografisch verteilten Teams. Beispielsweise kann ein Entwickler in Indien nahtlos zu einem Projekt beitragen, das von einem Entwickler in Deutschland begonnen wurde, ohne Formatierungsinkonsistenzen einzuführen.
• Onboarding neuer Teammitglieder: Black erleichtert neuen Entwicklern den Einstieg in ein Projekt. Sie müssen keine Zeit damit verbringen, den idiosynkratischen Styleguide des Projekts zu lernen; sie können einfach Black ausführen und sicher sein, dass ihr Code den Projektstandards entspricht. Dies beschleunigt den Onboarding-Prozess und ermöglicht es neuen Teammitgliedern, schneller produktiv zu werden. Stellen Sie sich ein Szenario vor, in dem ein Junior-Entwickler in Brasilien einem Team mit Senior-Entwicklern in den USA und Japan beitritt. Black stellt sicher, dass alle stilistisch auf derselben Seite sind.
• Reduzierte kognitive Belastung: Entwickler müssen sich nicht mehr um die manuelle Formatierung ihres Codes kümmern. Black erledigt dies automatisch und gibt ihnen mentale Energie frei, um sich auf wichtigere Aufgaben zu konzentrieren. Dies ist besonders wertvoll bei der Arbeit an komplexen Projekten oder unter engen Fristen.
• Durchsetzung von Best Practices: Obwohl "kompromisslos", fördert Black gute Codierungspraktiken, indem es die PEP 8-Richtlinien durchsetzt und vernünftige Entscheidungen über die Formatierung trifft, wo PEP 8 uneindeutig ist. Dies ermutigt Entwickler, saubereren, wartbareren Code zu schreiben.

Erste Schritte mit Black

Die Installation von Black ist mit pip unkompliziert:

            pip install black
            

              
                Copy
              
            
          

Nach der Installation können Sie eine einzelne Datei formatieren, indem Sie ausführen:

            black my_file.py
            

              
                Copy
              
            
          

Um ein ganzes Verzeichnis rekursiv zu formatieren:

            black my_directory
            

              
                Copy
              
            
          

Black formatiert den Code automatisch "in-place". Wenn Sie sehen möchten, welche Änderungen Black vornehmen würde, ohne die Dateien tatsächlich zu ändern, können Sie das Flag --diff verwenden:

            black --diff my_file.py
            

              
                Copy
              
            
          

Um zu überprüfen, ob eine Datei bereits gemäß dem Stil von Black formatiert ist, können Sie das Flag --check verwenden:

            black --check my_file.py
            

              
                Copy
              
            
          

Dies ist nützlich für die Integration von Black in Ihre CI/CD-Pipeline (mehr dazu später).

Integration von Black in Ihren Workflow

Black kann auf verschiedene Weise nahtlos in Ihren Entwicklungs-Workflow integriert werden:

1. IDE-Integration

Viele beliebte IDEs und Code-Editoren bieten Plugins oder Erweiterungen für Black. Diese Integrationen ermöglichen es Ihnen, Ihren Code automatisch zu formatieren, wenn Sie eine Datei speichern. Dies ist die bequemste Art, Black zu verwenden, da sie sicherstellt, dass Ihr Code immer korrekt formatiert ist.

Hier sind einige Beispiele:

• VS Code: Installieren Sie die "Python"-Erweiterung von Microsoft und konfigurieren Sie sie so, dass sie Black als Formatierer verwendet. Fügen Sie Folgendes zu Ihrer settings.json-Datei hinzu:

              
   {
   "python.formatting.provider": "black",
   "editor.formatOnSave": true
   }
   
              
  
                
                  Copy
                
              
            

• PyCharm: Gehen Sie zu Einstellungen > Editor > Code-Stil > Python und stellen Sie das Schema auf "Black" ein. Sie können auch "Code nach Commit neu formatieren" in Einstellungen > Versionskontrolle > Commit aktivieren.
• Sublime Text: Installieren Sie das "Black"-Paket über Package Control. Möglicherweise müssen Sie den Pfad zur Black-Executable konfigurieren.

2. Pre-commit Hook

Pre-commit-Hooks sind Skripte, die automatisch ausgeführt werden, bevor Sie Code in Ihr Versionskontrollsystem committen. Sie können einen Pre-commit-Hook verwenden, um Black auszuführen und Ihren Code vor jedem Commit automatisch zu formatieren. Dies stellt sicher, dass nur ordnungsgemäß formatierter Code jemals in das Repository committet wird.

Um einen Pre-commit-Hook für Black einzurichten, können Sie das pre-commit-Framework verwenden. Installieren Sie es zuerst:

            pip install pre-commit
            

              
                Copy
              
            
          

Erstellen Sie dann eine .pre-commit-config.yaml-Datei im Stammverzeichnis Ihres Repositorys mit folgendem Inhalt:

            
 repos:
 - repo: https://github.com/psf/black
 rev: 24.3.0  # Ersetzen Sie dies durch die neueste Version von Black
 hooks:
 - id: black
 
            

              
                Copy
              
            
          

Führen Sie pre-commit install aus, um die Pre-commit-Hooks zu installieren. Nun wird jedes Mal, wenn Sie Code committen, Black automatisch ausgeführt. Wenn Black Dateien ändert, wird der Commit abgebrochen, und Sie müssen die Änderungen stagen und erneut committen.

3. Continuous Integration (CI/CD)

Die Integration von Black in Ihre CI/CD-Pipeline stellt sicher, dass aller Code, der in den Haupt-Branch gemerged wird, ordnungsgemäß formatiert ist. Dies kann durch Hinzufügen eines Schritts zu Ihrer CI/CD-Pipeline erfolgen, der Black im Check-Modus ausführt. Wenn Black Formatierungsfehler erkennt, schlägt die Pipeline fehl, wodurch verhindert wird, dass der Code gemerged wird.

Zum Beispiel können Sie in GitHub Actions den folgenden Schritt zu Ihrer Workflow-Datei hinzufügen:

            
 - name: Run Black
 uses: psf/black@v1
 with:
 options: "--check --verbose"
 src: "."
 
            

              
                Copy
              
            
          

Dies führt Black im Check-Modus auf allen Dateien im Repository aus. Wenn Dateien nicht korrekt formatiert sind, schlägt die Aktion fehl.

Konfigurationsoptionen (Begrenzt)

Wie bereits erwähnt, beschränkt Black die Konfigurationsoptionen bewusst. Es gibt jedoch einige verfügbare Optionen:

• --line-length: Legt die maximale Zeilenlänge fest. Der Standardwert ist 88 Zeichen. Obwohl generell abgeraten, kann die Erhöhung dieses Wertes für spezifische Projekte oder Legacy-Codebasen, die extensiv längere Zeilen verwenden, notwendig sein. Berücksichtigen Sie sorgfältig die Kompromisse, bevor Sie vom Standard abweichen.
• --target-version: Legt die zu targetierende Python-Version fest. Dies ist nützlich, wenn Sie an einem Projekt arbeiten, das mehrere Python-Versionen unterstützt. Black passt seine Formatierung an, um mit der angegebenen Version kompatibel zu sein.
• --include und --exclude: Gibt reguläre Ausdrücke an, um Dateien und Verzeichnisse von der Formatierung einzuschließen oder auszuschließen. Dies kann nützlich sein, um generierten Code oder Drittanbieter-Bibliotheken auszuschließen, die Sie nicht formatieren möchten. Zum Beispiel könnten Sie ein migrations-Verzeichnis in einem Django-Projekt ausschließen.

Diese Optionen können über die Kommandozeile oder in einer pyproject.toml-Datei im Stammverzeichnis Ihres Repositorys angegeben werden. Zum Beispiel:

            
 [tool.black]
 line-length = 120
 target-version = ['py37', 'py38', 'py39']
 exclude = 'migrations'
 
            

              
                Copy
              
            
          

Häufige Bedenken und Einwände

Obwohl Black weithin gelobt wird, sträuben sich einige Entwickler anfangs gegen seine Einführung. Hier sind einige häufige Bedenken und wie man ihnen begegnet:

• "Mir gefällt nicht, wie Black meinen Code formatiert." Der Schlüssel zur Effektivität von Black liegt in seiner kompromisslosen Natur. Widerstehen Sie dem Drang, es an Ihre persönlichen Vorlieben anzupassen. Akzeptieren Sie den standardisierten Stil, und Sie werden schnell feststellen, dass die Vorteile der Konsistenz individuelle ästhetische Vorlieben überwiegen. Denken Sie daran, dass das Ziel konsistenter Code im gesamten Team ist, nicht individuelle Perfektion.
• "Black bricht meinen Code." Black ist so konzipiert, dass es sicher und zuverlässig ist. Es ist jedoch immer eine gute Idee, Ihre Tests nach der Formatierung Ihres Codes mit Black auszuführen, um sicherzustellen, dass alles wie erwartet funktioniert. Wenn Sie einen echten Fehler in Black feststellen, melden Sie ihn den Entwicklern.
• "Black ist zu meinungsstark." Genau das ist der Punkt! Die meinungsstarke Natur von Black macht es so effektiv bei der Durchsetzung eines konsistenten Stils. Es beseitigt endlose Debatten über Formatierung und ermöglicht es Entwicklern, sich auf wichtigere Aufgaben zu konzentrieren.
• "Black macht meine Diffs schwieriger zu lesen." Anfänglich kann eine groß angelegte Black-Einführung zu großen Diffs führen. Ermutigen Sie Entwickler, ganze Dateien oder Module auf einmal zu formatieren, um Störungen zu minimieren und sich in nachfolgenden Commits auf logische Änderungen zu konzentrieren. Die langfristigen Vorteile einer konsistenten Formatierung überwiegen die kurzfristigen Unannehmlichkeiten des anfänglichen Formatierungslaufs.

Erweiterte Nutzung und Tipps

• Schrittweise Einführung: Wenn Sie eine große, bestehende Codebasis haben, ist es möglicherweise nicht praktikabel, die gesamte Codebasis auf einmal zu formatieren. Erwägen Sie, Black schrittweise einzuführen, beginnend mit neuem Code oder bestimmten Modulen. Sie können die Flags --diff und --check verwenden, um Dateien zu identifizieren, die formatiert werden müssen.
• Kombinieren mit anderen Lintern: Black konzentriert sich ausschließlich auf die Codeformatierung. Es führt keine statische Analyse oder Code-Linting durch. Erwägen Sie, Black mit anderen Lintern wie Flake8 oder Pylint zu kombinieren, um andere Kodierungsstandards und Best Practices durchzusetzen. Verwenden Sie zum Beispiel Flake8 zur Überprüfung der Code-Komplexität und Black zur Formatierung.
• Verwenden von # fmt: off und # fmt: on: In seltenen Fällen müssen Sie Black für bestimmte Codeabschnitte deaktivieren. Sie können dies mit den Kommentaren # fmt: off und # fmt: on tun. Verwenden Sie dies jedoch sparsam, da es den Zweck der Verwendung von Black zunichte macht. Verwenden Sie dies nur für sehr spezifische Fälle, in denen Black die Lesbarkeit oder Wartbarkeit aktiv behindert.
• Benutzerdefiniertes Black-Plugin in Betracht ziehen (Fortgeschritten): Obwohl Black umfangreiche Anpassungen nicht befürwortet, erlaubt es die Erstellung von Plugins. Diese Plugins sind selten und adressieren typischerweise hochspezifische Bedürfnisse. Erwägen Sie dies nur für sehr fortgeschrittene Szenarien.

Beispiele aus der Praxis und Fallstudien

Viele Organisationen auf der ganzen Welt haben Black erfolgreich eingeführt, darunter:

• Instagram: Verwendet Black, um einen konsistenten Code-Stil über seine große Python-Codebasis hinweg aufrechtzuerhalten.
• Dropbox: Setzt Black als Teil seines Entwicklungs-Workflows ein, um die Codequalität und Zusammenarbeit zu verbessern.
• Mozilla: Integriert Black in seine CI/CD-Pipeline, um sicherzustellen, dass alle Code-Beiträge einem konsistenten Stil entsprechen.

Diese Organisationen, die vielfältige geografische Standorte und Organisationsstrukturen repräsentieren, haben alle den Wert von Black zur Verbesserung der Codequalität, zur Reduzierung von Fehlern und zur Optimierung der Zusammenarbeit erkannt.

Fazit: Konsistenz annehmen, Black annehmen

Black ist ein leistungsstarkes Werkzeug zur Durchsetzung eines konsistenten Code-Stils in Python-Projekten. Sein kompromissloser Ansatz eliminiert Stil-Debatten, verbessert die Lesbarkeit und optimiert die Zusammenarbeit, insbesondere in global verteilten Teams. Durch die Integration von Black in Ihren Entwicklungs-Workflow können Sie sich darauf konzentrieren, großartigen Code zu schreiben, anstatt sich um die Formatierung zu kümmern. Akzeptieren Sie Konsistenz, akzeptieren Sie Black und schöpfen Sie das volle Potenzial Ihres Python-Entwicklerteams aus, egal wo auf der Welt sie sich befinden.

Beginnen Sie noch heute mit Black und erleben Sie die Vorteile eines standardisierten Code-Stils!