Principes van schone code: Het creëren van onderhoudbare Python-applicaties

In de wereld van softwareontwikkeling kan het belang van het schrijven van schone en onderhoudbare code niet genoeg benadrukt worden. Hoewel een programma in eerste instantie correct kan functioneren, kunnen de langetermijnkosten van slecht geschreven code aanzienlijk zijn. Dit geldt met name voor Python, een taal die bekend staat om zijn leesbaarheid en veelzijdigheid. Door schone code principes te volgen, kunt u Python-applicaties creëren die gemakkelijker te begrijpen, aan te passen en mee samen te werken zijn, wat uiteindelijk tijd en middelen bespaart.

Waarom schone code ertoe doet

Schone code gaat niet alleen over esthetiek; het gaat om het bouwen van duurzame software. Hierom is het cruciaal:

• Verbeterde leesbaarheid: Code moet gemakkelijk te lezen en te begrijpen zijn, zelfs voor ontwikkelaars die niet bekend zijn met de codebase. Dit vermindert de tijd die nodig is om de logica te doorgronden en wijzigingen aan te brengen.
• Verminderde debugging tijd: Schone code is gemakkelijker te debuggen omdat de logica duidelijk is en de mogelijke bronnen van fouten gemakkelijker te identificeren zijn.
• Verbeterde onderhoudbaarheid: Goed gestructureerde code is gemakkelijker te onderhouden en aan te passen in de loop van de tijd, waardoor snellere updates en bugfixes mogelijk zijn.
• Verhoogde samenwerking: Schone code faciliteert de samenwerking tussen ontwikkelaars, omdat het gemakkelijker is om een goed georganiseerde codebase te begrijpen en eraan bij te dragen.
• Verminderde technische schuld: Schone code minimaliseert technische schuld, wat de impliciete kosten zijn van rework veroorzaakt door het nu kiezen van een gemakkelijke oplossing in plaats van een betere aanpak te gebruiken die langer zou duren.
• Verbeterde testbaarheid: Schone code is gemakkelijker te testen, waardoor u effectieve unit- en integratietests kunt schrijven die de kwaliteit van uw software garanderen.

Belangrijkste principes van schone code in Python

Verschillende principes sturen de creatie van schone code in Python. Deze principes zijn geen rigide regels, maar eerder richtlijnen die u kunnen helpen bij het schrijven van meer onderhoudbare en leesbare code.

1. Volg PEP 8 – De stijlgids voor Python-code

PEP 8 is de officiële stijlgids voor Python-code. Het naleven van PEP 8 zorgt voor consistentie en leesbaarheid in uw codebase. Tools zoals flake8 en pylint kunnen uw code automatisch controleren op naleving van PEP 8. Het negeren van PEP 8 kan leiden tot inconsistenties en uw code moeilijker leesbaar maken voor andere Python-ontwikkelaars. Voorbeelden van PEP 8 richtlijnen zijn:

• Inspringing: Gebruik 4 spaties voor inspringing.
• Regellengte: Beperk regels tot 79 tekens.
• Blanco regels: Gebruik blanco regels om functies, klassen en logische codeblokken te scheiden.
• Naamgevingsconventies: Gebruik beschrijvende en consistente naamgevingsconventies voor variabelen, functies en klassen (bijv. snake_case voor variabelen en functies, CamelCase voor klassen).
• Commentaar: Schrijf duidelijk en beknopt commentaar om complexe logica of niet-voor-de-handliggende code uit te leggen.

Voorbeeld:

Niet PEP 8-conform:

            def calculate_area(length,width):
 area=length*width
 return area
            

              
                Copy
              
            
          

PEP 8-conform:

            def calculate_area(length, width):
  """Berekent de oppervlakte van een rechthoek."""
  area = length * width
  return area

            

              
                Copy
              
            
          

2. Betekenisvolle namen

Het kiezen van beschrijvende en betekenisvolle namen voor variabelen, functies en klassen is cruciaal voor de leesbaarheid van de code. Namen moeten duidelijk het doel van de entiteit die ze vertegenwoordigen aangeven.

• Wees beschrijvend: Kies namen die het doel of de functionaliteit van de entiteit nauwkeurig beschrijven.
• Wees consistent: Gebruik consistente naamgevingsconventies in uw codebase.
• Vermijd afkortingen: Minimaliseer het gebruik van afkortingen, met name onduidelijke. Hoewel enkele veelvoorkomende afkortingen acceptabel zijn (bijv. i voor index in een lus), vermijd overmatig korte namen die moeilijk te begrijpen kunnen zijn.
• Gebruik uitspreekbare namen: Namen moeten gemakkelijk uit te spreken zijn, waardoor ze gemakkelijker te bespreken en te onthouden zijn.

Voorbeeld:

Slechte naamgeving:

            def calc(x, y):
  return x * y

            

              
                Copy
              
            
          

Goede naamgeving:

            def calculate_total_price(quantity, unit_price):
  """Berekent de totaalprijs op basis van hoeveelheid en stukprijs."""
  return quantity * unit_price

            

              
                Copy
              
            
          

3. Functies moeten één ding doen

Een functie moet een enkel, goed gedefinieerd doel hebben. Als een functie meerdere taken uitvoert, wordt deze moeilijker te begrijpen, te testen en te onderhouden. Breek complexe functies op in kleinere, meer gerichte functies.

• Houd functies klein: Streef naar functies die kort en beknopt zijn, meestal niet meer dan een paar regels code.
• Vermijd neveneffecten: Een functie moet idealiter alleen zijn eigen lokale variabelen wijzigen en een waarde retourneren. Vermijd functies die onbedoelde neveneffecten hebben, zoals het wijzigen van globale variabelen of het uitvoeren van I/O-bewerkingen.
• Gebruik beschrijvende namen: Een goed gekozen functienaam kan helpen om het enkelvoudige doel ervan te communiceren.

Voorbeeld:

Functie die meerdere dingen doet:

            def process_order(order):
  """Verwerkt een bestelling, inclusief validatie, berekening en database-update."""
  if not order.is_valid():
   print("Ongeldige bestelling")
   return
  total = order.calculate_total()
  order.update_database(total)

            

              
                Copy
              
            
          

Opgebroken in kleinere functies:

            def is_order_valid(order):
  """Valideert een bestelling."""
  # Validatielogica
  return order.is_valid()

def calculate_order_total(order):
  """Berekent het totaalbedrag voor een bestelling."""
  return order.calculate_total()

def update_order_database(order, total):
  """Werkt de besteldatabase bij met het totaalbedrag."""
  order.update_database(total)

def process_order(order):
  """Verwerkt een bestelling door deze te valideren, het totaalbedrag te berekenen en de database bij te werken."""
  if not is_order_valid(order):
   print("Ongeldige bestelling")
   return
  total = calculate_order_total(order)
  update_order_database(order, total)

            

              
                Copy
              
            
          

4. Vermijd duplicatie (DRY – Don't Repeat Yourself)

Code duplicatie is een veelvoorkomende bron van bugs en maakt code moeilijker te onderhouden. Als u merkt dat u dezelfde code op meerdere plaatsen herhaalt, overweeg dan om deze uit te breiden naar een herbruikbare functie of klasse.

• Extraheer gemeenschappelijke logica: Identificeer en extraheer gemeenschappelijke logica naar functies of klassen die in uw codebase kunnen worden hergebruikt.
• Gebruik lussen en iterators: Gebruik lussen en iterators om te voorkomen dat soortgelijke code voor verschillende gegevensitems wordt herhaald.
• Overweeg het Template Design Pattern: Overweeg voor complexere scenario's ontwerp patronen zoals de Template Method te gebruiken om duplicatie te vermijden.

Voorbeeld:

Gedupliceerde code:

            def calculate_square_area(side):
  return side * side

def calculate_cube_volume(side):
  return side * side * side

            

              
                Copy
              
            
          

DRY code:

            def calculate_power(base, exponent):
  return base ** exponent

def calculate_square_area(side):
  return calculate_power(side, 2)

def calculate_cube_volume(side):
  return calculate_power(side, 3)

            

              
                Copy
              
            
          

5. Schrijf goed commentaar

Commentaar moet uitleggen waarom, niet wat. Code moet zelfverklarend zijn, maar commentaar kan waardevolle context en inzichten bieden in de redenering achter bepaalde beslissingen. Vermijd overbodig commentaar dat simpelweg herhaalt wat de code al doet.

• Leg het doel uit: Commentaar moet het doel van de code uitleggen, vooral als dit niet direct duidelijk is.
• Documenteer aannames: Documenteer alle aannames of beperkingen waarop de code vertrouwt.
• Leg complexe logica uit: Gebruik commentaar om complexe algoritmen of niet-voor-de-handliggende code uit te leggen.
• Houd commentaar up-to-date: Zorg ervoor dat commentaar wordt bijgewerkt wanneer de code wordt gewijzigd. Verouderd commentaar kan schadelijker zijn dan geen commentaar.
• Gebruik docstrings: Gebruik docstrings ("""...""") om modules, klassen en functies te documenteren. Docstrings worden gebruikt door documentatiegeneratoren en IDE's om hulp en informatie over uw code te bieden.

Voorbeeld:

Slecht commentaar:

            x = x + 1  # Verhoog x

            

              
                Copy
              
            
          

Goed commentaar:

            x = x + 1  # Verhoog x om naar het volgende item in de lijst te gaan

            

              
                Copy
              
            
          

6. Behandel fouten gracieus

Robuuste code anticipeert op mogelijke fouten en behandelt deze gracieus. Gebruik try-except blokken om uitzonderingen op te vangen en te voorkomen dat uw programma crasht. Geef informatieve foutmeldingen om gebruikers te helpen problemen te diagnosticeren en op te lossen.

• Gebruik try-except blokken: Wikkel potentieel foutgevoelige code in try-except blokken om uitzonderingen op te vangen.
• Behandel specifieke uitzonderingen: Vang specifieke uitzonderingen op in plaats van een generiek except blok te gebruiken. Hierdoor kunt u verschillende soorten fouten op verschillende manieren afhandelen.
• Geef informatieve foutmeldingen: Neem informatieve foutmeldingen op die gebruikers helpen de oorzaak van de fout te begrijpen en hoe deze te verhelpen.
• Log fouten: Log fouten naar een bestand of database voor latere analyse. Dit kan u helpen terugkerende problemen te identificeren en op te lossen.

Voorbeeld:

            def divide(x, y):
  try:
   result = x / y
   return result
  except ZeroDivisionError:
   print("Fout: Delen door nul is niet toegestaan.")
   return None

            

              
                Copy
              
            
          

7. Schrijf unit tests

Unit tests zijn kleine, geautomatiseerde tests die de functionaliteit van individuele codepunten, zoals functies of klassen, verifiëren. Het schrijven van unit tests is een essentieel onderdeel van schone code ontwikkeling. Unit tests helpen u:

• Vroegtijdig bugs identificeren: Unit tests kunnen bugs vroeg in het ontwikkelingsproces detecteren, voordat ze in productie terechtkomen.
• Codekwaliteit waarborgen: Unit tests bieden een vangnet waarmee u uw code met vertrouwen kunt refactoren, wetende dat u gemakkelijk kunt verifiëren dat uw wijzigingen geen regressies hebben veroorzaakt.
• Code documenteren: Unit tests kunnen dienen als documentatie voor uw code en illustreren hoe deze bedoeld is om te worden gebruikt.

Python heeft verschillende populaire testframeworks, waaronder unittest en pytest. Het gebruik van test-driven development (TDD), waarbij u tests schrijft voordat u de code schrijft, kan het ontwerp van de code aanzienlijk verbeteren. Overweeg het gebruik van mocking-bibliotheken (zoals unittest.mock) om te testen eenheden te isoleren.

Voorbeeld (met unittest):

            import unittest

def add(x, y):
  return x + y

class TestAdd(unittest.TestCase):
  def test_add_positive_numbers(self):
   self.assertEqual(add(2, 3), 5)
  def test_add_negative_numbers(self):
   self.assertEqual(add(-2, -3), -5)
  def test_add_mixed_numbers(self):
   self.assertEqual(add(2, -3), -1)

if __name__ == '__main__':
  unittest.main()

            

              
                Copy
              
            
          

8. Houd het eenvoudig (KISS – Keep It Simple, Stupid)

Eenvoud is een deugd in softwareontwikkeling. Streef ernaar code te schrijven die zo eenvoudig en rechttoe rechtaan mogelijk is. Vermijd over-engineering of het toevoegen van onnodige complexiteit. Vaak is de eenvoudigste oplossing de beste oplossing.

• Vermijd over-engineering: Voeg geen functies of complexiteit toe die momenteel niet nodig zijn.
• Gebruik eenvoudige datastructuren: Kies de eenvoudigste datastructuur die aan uw eisen voldoet.
• Schrijf duidelijke en beknopte code: Gebruik duidelijke en beknopte taal en vermijd onnodige code.

9. You Ain't Gonna Need It (YAGNI)

Dit principe is nauw verwant aan KISS. YAGNI stelt dat u geen functionaliteit moet toevoegen totdat deze daadwerkelijk nodig is. Vermijd het toevoegen van functies of complexiteit op basis van speculatie over toekomstige vereisten. Dit helpt over-engineering te voorkomen en houdt uw code gericht op de huidige behoeften.

10. Geef voorkeur aan compositie boven overerving

Hoewel overerving een nuttig hulpmiddel kan zijn, kan het ook leiden tot complexe en breekbare code, vooral wanneer het buitensporig wordt gebruikt. Compositie daarentegen omvat het creëren van objecten door kleinere, meer gespecialiseerde objecten te combineren. Compositie biedt meer flexibiliteit en vermindert het risico op het nauw koppelen van klassen.

Voorbeeld: In plaats van een Dog klasse te maken die overerft van een Animal klasse en ook een Barkable interface implementeert, kunt u een Dog klasse maken die een Animal object en een BarkingBehavior object bevat.

Refactoring: Bestaande code verbeteren

Refactoring is het proces van het verbeteren van de interne structuur van bestaande code zonder het externe gedrag ervan te veranderen. Refactoring is een essentieel onderdeel van schone code ontwikkeling. Het stelt u in staat om de kwaliteit van uw code geleidelijk te verbeteren.

Veelvoorkomende refactoring technieken:

• Functie extraheren: Extraheer een codeblok naar een nieuwe functie.
• Variabele/Functie/Klasse hernoemen: Hernoem een variabele, functie of klasse om het doel duidelijker te maken.
• Parameterobject introduceren: Vervang meerdere parameters door één parameterobject.
• Voorwaardelijke expressie vervangen door polymorfisme: Vervang een complexe voorwaardelijke instructie door polymorfisme.

Tools voor schone code

Verschillende tools kunnen u helpen bij het schrijven van schonere code in Python:

• flake8: Een linter die uw code controleert op naleving van PEP 8 en andere stijlproblemen.
• pylint: Een uitgebreidere linter die uw code analyseert op potentiële fouten, stijlproblemen en code smells.
• black: Een opiniërende code-formatter die uw code automatisch formatteert om een consistente stijl te volgen.
• mypy: Een statische typecontrole die u helpt typefouten vroeg in het ontwikkelingsproces te detecteren.

Conclusie

Het schrijven van schone code is een investering in de lange termijn gezondheid van uw software. Door schone code principes te volgen, kunt u Python-applicaties creëren die gemakkelijker te begrijpen, te onderhouden en mee samen te werken zijn. Dit leidt uiteindelijk tot verhoogde productiviteit, lagere kosten en hogere kwaliteit software. Omarm deze principes en tools en u bent goed op weg om een effectievere en professionelere Python-ontwikkelaar te worden. Onthoud, schone code is niet zomaar een 'nice-to-have'; het is een noodzaak voor het bouwen van duurzame en succesvolle softwareprojecten, ongeacht waar u of uw team zich ter wereld bevindt.