Python Codekwaliteit: Beheers de Integratie van Black, Flake8 en mypy

In de wereld van softwareontwikkeling is het schrijven van functionele code slechts de helft van het werk. Het handhaven van een consistente stijl, het naleven van best practices en het waarborgen van typeveiligheid zijn even cruciaal voor het creëren van robuuste, onderhoudbare en collaboratieve projecten. Python, bekend om zijn leesbaarheid, heeft veel baat bij tools die deze aspecten automatiseren. Deze uitgebreide gids verkent de integratie van drie krachtige tools: Black, Flake8 en mypy, om de kwaliteit van je Python-code naar een hoger niveau te tillen.

Waarom Codekwaliteit Belangrijk Is

Voordat we dieper ingaan op de specifieke kenmerken van elke tool, laten we eerst begrijpen waarom codekwaliteit van het grootste belang is:

• Leesbaarheid: Een consistente codestijl maakt het voor ontwikkelaars gemakkelijker om de code te begrijpen en aan te passen.
• Onderhoudbaarheid: Goed geformatteerde en type-gecontroleerde code vermindert de kans op bugs en vereenvoudigt het debuggen.
• Samenwerking: Gedeelde codestijlen zorgen ervoor dat alle teamleden op een uniforme manier code schrijven, wat een naadloze samenwerking bevordert.
• Verminderde Technische Schuld: Het vroegtijdig aanpakken van codekwaliteitsproblemen voorkomt de opeenhoping van technische schuld, wat op de lange termijn tijd en middelen bespaart.
• Verhoogde Betrouwbaarheid: Statische typechecking vangt potentiële fouten op vóór de runtime, wat de algehele betrouwbaarheid van je applicaties verbetert.

Deze voordelen zijn niet beperkt tot specifieke industrieën of regio's. Of je nu een webapplicatie ontwikkelt in Berlijn, een data science-project in Bangalore of een mobiele app in Mexico-Stad, een consistente codekwaliteit zal ongetwijfeld je ontwikkelingsworkflow verbeteren.

Introductie van Black: De Compromisloze Code Formatter

Black is een Python code formatter die je code automatisch herformatteert om te voldoen aan een consistente stijl. Het is 'opinionated', wat betekent dat het voor jou beslissingen neemt over hoe code moet worden opgemaakt, waardoor discussies over stijl worden geminimaliseerd en ontwikkelaars zich kunnen concentreren op functionaliteit.

Belangrijkste Kenmerken van Black

• Automatische Formattering: Black herformatteert je code automatisch volgens zijn vooraf gedefinieerde stijlgids (gebaseerd op PEP 8).
• Compromisloos: Black laat weinig ruimte voor aanpassing, waardoor een consistente stijl in je hele codebase wordt afgedwongen.
• Integratie met Editors: Black integreert naadloos met populaire code-editors zoals VS Code, PyCharm en Sublime Text.
• Pre-commit Hook: Black kan worden gebruikt als een pre-commit hook om ervoor te zorgen dat alle code die naar je repository wordt gecommit correct is geformatteerd.

Black Installeren

Je kunt Black installeren met pip:

            pip install black
            

              
                Copy
              
            
          

Black Gebruiken

Om een Python-bestand met Black te formatteren, voer je eenvoudig het volgende commando uit:

            black my_file.py
            

              
                Copy
              
            
          

Black zal het bestand ter plekke herformatteren, volgens zijn vooraf gedefinieerde stijlregels. Om een volledige map te formatteren, voer je uit:

            black my_directory
            

              
                Copy
              
            
          

Voorbeeld: Formatteren met Black

Beschouw de volgende slecht geformatteerde Python-code:

            def my_function(  long_argument_name, another_long_argument_name):
    if long_argument_name > 10:
        return  another_long_argument_name   +  long_argument_name
    else:
        return 0
            

              
                Copy
              
            
          

Na het uitvoeren van Black wordt de code automatisch geherformatteerd naar:

            def my_function(long_argument_name, another_long_argument_name):
    if long_argument_name > 10:
        return another_long_argument_name + long_argument_name
    else:
        return 0
            

              
                Copy
              
            
          

Merk op hoe Black automatisch de spatiëring, regeleindes en inspringing heeft aangepast om te voldoen aan zijn stijlgids.

Black Integreren met Pre-commit

Pre-commit is een tool waarmee je controles op je code kunt uitvoeren voordat je deze naar je repository commit. Het integreren van Black met pre-commit zorgt ervoor dat alle gecommitte code correct is geformatteerd.

1. Installeer pre-commit:

            pip install pre-commit
            

              
                Copy
              
            
          

2. Maak een .pre-commit-config.yaml-bestand aan in de hoofdmap van je repository:

            repos:
-   repo: https://github.com/psf/black
    rev: 23.12.1  # Vervang door de nieuwste versie
    hooks:
    -   id: black
            

              
                Copy
              
            
          

3. Installeer de pre-commit hooks:

            pre-commit install
            

              
                Copy
              
            
          

Nu, elke keer dat je code commit, zal pre-commit Black uitvoeren om je bestanden te formatteren. Als Black wijzigingen aanbrengt, wordt de commit afgebroken en moet je de wijzigingen stagen en opnieuw committen.

Introductie van Flake8: De Codestijl Checker

Flake8 is een wrapper rond verschillende populaire Python linting-tools, waaronder pycodestyle (voorheen pep8), pyflakes en mccabe. Het controleert je code op stijlfouten, syntaxisfouten en complexiteitsproblemen, en helpt je om je te houden aan de PEP 8-stijlgids en schonere, beter onderhoudbare code te schrijven.

Belangrijkste Kenmerken van Flake8

• Detectie van Stijlfouten: Flake8 identificeert schendingen van de PEP 8-stijlgids, zoals onjuiste inspringing, overtredingen van de regellengte en ongebruikte imports.
• Detectie van Syntaxisfouten: Flake8 detecteert syntaxisfouten in je code, waardoor je potentiële bugs vroegtijdig kunt opsporen.
• Analyse van Codecomplexiteit: Flake8 gebruikt mccabe om de cyclomatische complexiteit van je code te berekenen, en identificeert potentieel complexe en moeilijk te onderhouden functies.
• Uitbreidbaarheid: Flake8 ondersteunt een breed scala aan plugins, waarmee je het gedrag kunt aanpassen en ondersteuning voor extra controles kunt toevoegen.

Flake8 Installeren

Je kunt Flake8 installeren met pip:

            pip install flake8
            

              
                Copy
              
            
          

Flake8 Gebruiken

Om een Python-bestand te controleren met Flake8, voer je eenvoudig het volgende commando uit:

            flake8 my_file.py
            

              
                Copy
              
            
          

Flake8 zal een lijst uitvoeren van alle stijlfouten, syntaxisfouten of complexiteitsproblemen die het in het bestand vindt. Om een volledige map te controleren, voer je uit:

            flake8 my_directory
            

              
                Copy
              
            
          

Voorbeeld: Stijlfouten Identificeren met Flake8

Beschouw de volgende Python-code:

            def my_function(x,y):
    if x> 10:
        return x+y
    else:
        return 0
            

              
                Copy
              
            
          

Het uitvoeren van Flake8 op deze code zal de volgende output produceren:

            my_file.py:1:1: E302 expected 2 blank lines, found 0
my_file.py:1:14: E231 missing whitespace after ','
my_file.py:2:4: E128 continuation line under-indented for visual indent
my_file.py:3:12: E226 missing whitespace around operator

            

              
                Copy
              
            
          

Flake8 heeft verschillende stijlfouten geïdentificeerd, waaronder ontbrekende lege regels, ontbrekende witruimte na een komma, onjuiste inspringing en ontbrekende witruimte rond een operator. Deze fouten moeten worden aangepakt om de leesbaarheid en de naleving van PEP 8 te verbeteren.

Flake8 Configureren

Flake8 kan geconfigureerd worden met een .flake8-bestand in de hoofdmap van je repository. Met dit bestand kun je specificeren welke controles je wilt in- of uitschakelen, de maximale regellengte instellen en andere instellingen configureren.

Hier is een voorbeeld van een .flake8-bestand:

            [flake8]
max-line-length = 120
ignore = E203, W503
            

              
                Copy
              
            
          

In dit voorbeeld is de maximale regellengte ingesteld op 120 tekens, en zijn de E203- en W503-controles uitgeschakeld. E203 verwijst naar witruimte vóór ':' en wordt vaak beschouwd als een stilistische voorkeur die Black sowieso afhandelt. W503 verwijst naar regeleindes vóór binaire operatoren, wat Black ook aanpakt.

Flake8 Integreren met Pre-commit

Om Flake8 te integreren met pre-commit, voeg je het volgende toe aan je .pre-commit-config.yaml-bestand:

            -   repo: https://github.com/pycqa/flake8
    rev: 6.1.0 # Vervang door de nieuwste versie
    hooks:
    -   id: flake8
            

              
                Copy
              
            
          

Nu, elke keer dat je code commit, zal pre-commit Flake8 uitvoeren om op stijlfouten te controleren. Als Flake8 fouten vindt, wordt de commit afgebroken en moet je de fouten herstellen en opnieuw committen.

Introductie van mypy: De Statische Type Checker

mypy is een statische type checker voor Python die je helpt typefouten op te sporen vóór de runtime. Python is een dynamisch getypeerde taal, wat betekent dat het type van een variabele pas tijdens de uitvoering wordt gecontroleerd. Dit kan leiden tot onverwachte fouten en bugs. mypy stelt je in staat om type hints aan je code toe te voegen, waardoor statische typechecking mogelijk wordt en de betrouwbaarheid van je applicaties verbetert.

Belangrijkste Kenmerken van mypy

• Statische Typechecking: mypy controleert de types van variabelen, functieargumenten en return-waarden tijdens het compileren, en vangt potentiële typefouten op vóór de runtime.
• Type Hints: mypy gebruikt type hints, dit zijn annotaties die het verwachte type van een variabele of functie specificeren.
• Gradual Typing: mypy ondersteunt 'gradual typing', wat betekent dat je type hints incrementeel aan je code kunt toevoegen, zonder dat je je hele codebase in één keer hoeft te type-checken.
• Integratie met Editors: mypy integreert naadloos met populaire code-editors zoals VS Code en PyCharm.

mypy Installeren

Je kunt mypy installeren met pip:

            pip install mypy
            

              
                Copy
              
            
          

mypy Gebruiken

Om een Python-bestand te controleren met mypy, voer je eenvoudig het volgende commando uit:

            mypy my_file.py
            

              
                Copy
              
            
          

mypy zal een lijst uitvoeren van alle typefouten die het in het bestand vindt. Om een volledige map te controleren, voer je uit:

            mypy my_directory
            

              
                Copy
              
            
          

Voorbeeld: Type Hints Toevoegen en Typefouten Detecteren

Beschouw de volgende Python-code:

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

result = add(10, "20")
print(result)
            

              
                Copy
              
            
          

Deze code zal zonder fouten worden uitgevoerd, maar zal onverwachte resultaten opleveren omdat het een integer en een string optelt. Om deze typefout te vangen, kun je type hints toevoegen aan de add-functie:

            def add(x: int, y: int) -> int:
    return x + y

result = add(10, "20")
print(result)
            

              
                Copy
              
            
          

Nu, wanneer je mypy uitvoert, zal het de volgende fout weergeven:

            my_file.py:4: error: Argument 2 to "add" has incompatible type "str"; expected "int"
            

              
                Copy
              
            
          

mypy heeft gedetecteerd dat je een string doorgeeft aan de add-functie, die een integer verwacht. Dit stelt je in staat om de fout te vangen vóór de runtime en onverwacht gedrag te voorkomen.

mypy Configureren

mypy kan geconfigureerd worden met een mypy.ini- of pyproject.toml-bestand in de hoofdmap van je repository. Met dit bestand kun je specificeren welke controles je wilt in- of uitschakelen, de Python-versie instellen en andere instellingen configureren. Het gebruik van pyproject.toml is de modern aanbevolen aanpak.

Hier is een voorbeeld van een pyproject.toml-bestand:

            [tool.mypy]
python_version = "3.11"
strict = true
            

              
                Copy
              
            
          

In dit voorbeeld is de Python-versie ingesteld op 3.11, en is de 'strict mode' ingeschakeld. 'Strict mode' schakelt alle strengste controles van mypy in, waardoor je nog meer potentiële typefouten kunt opsporen.

mypy Integreren met Pre-commit

Om mypy te integreren met pre-commit, voeg je het volgende toe aan je .pre-commit-config.yaml-bestand:

            -   repo: https://github.com/pre-commit/mirrors-mypy
    rev: v1.6.1 # Vervang door de nieuwste versie
    hooks:
    -   id: mypy
            

              
                Copy
              
            
          

Nu, elke keer dat je code commit, zal pre-commit mypy uitvoeren om te controleren op typefouten. Als mypy fouten vindt, wordt de commit afgebroken en moet je de fouten herstellen en opnieuw committen.

Alles Samenbrengen: Een Compleet Integratievoorbeeld

Om de kracht van het integreren van Black, Flake8 en mypy te demonstreren, doorlopen we een compleet voorbeeld. Beschouw de volgende Python-code:

            def calculate_average(numbers):
    sum=0
    for number in numbers:
        sum+=number
    return sum/len(numbers)
            

              
                Copy
              
            
          

Deze code heeft verschillende problemen:

• Het is niet geformatteerd volgens PEP 8.
• Er ontbreken type hints.
• Het gebruikt een potentieel verwarrende variabelenaam (sum).
• Het behandelt niet het geval waarin de invoerlijst leeg is (deling door nul).

Voer eerst Black uit om de code te formatteren:

            black my_file.py
            

              
                Copy
              
            
          

Black zal de code herformatteren naar:

            def calculate_average(numbers):
    sum = 0
    for number in numbers:
        sum += number
    return sum / len(numbers)
            

              
                Copy
              
            
          

Voer vervolgens Flake8 uit om te controleren op stijlfouten:

            flake8 my_file.py
            

              
                Copy
              
            
          

Flake8 zal de volgende fouten weergeven:

            my_file.py:2:1: F841 local variable 'sum' is assigned to but never used
my_file.py:4:11: F821 undefined name 'numbers'

            

              
                Copy
              
            
          

Na het oplossen van de Flake8-fouten (let op: deze specifieke foutoutput kan variëren afhankelijk van je flake8-configuratie) en het toevoegen van type hints, wordt de code:

            from typing import List

def calculate_average(numbers: List[float]) -> float:
    """Berekent het gemiddelde van een lijst met getallen."""
    if not numbers:
        return 0.0  # Voorkom deling door nul
    total = sum(numbers)
    return total / len(numbers)
            

              
                Copy
              
            
          

Voer ten slotte mypy uit om te controleren op typefouten:

            mypy my_file.py
            

              
                Copy
              
            
          

Als er geen typefouten zijn, zal mypy geen output geven. In dit geval slaagt de controle. De code is nu geformatteerd volgens PEP 8, heeft type hints, gebruikt meer beschrijvende variabelennamen en behandelt het geval waarin de invoerlijst leeg is. Dit demonstreert hoe Black, Flake8 en mypy kunnen samenwerken om de kwaliteit en betrouwbaarheid van je Python-code te verbeteren.

Praktische Inzichten en Best Practices

• Begin Vroeg: Integreer Black, Flake8 en mypy vanaf het begin in je ontwikkelingsworkflow. Dit helpt je een consistente codestijl te handhaven en potentiële fouten vroegtijdig op te sporen.
• Configureer Je Tools: Pas Black, Flake8 en mypy aan je specifieke behoeften en voorkeuren aan. Gebruik configuratiebestanden om te specificeren welke controles je wilt in- of uitschakelen, de maximale regellengte in te stellen en andere instellingen te configureren.
• Gebruik Pre-commit Hooks: Integreer Black, Flake8 en mypy met pre-commit om ervoor te zorgen dat alle code die naar je repository wordt gecommit correct is geformatteerd en type-gecontroleerd.
• Automatiseer Je Workflow: Gebruik CI/CD-pipelines om Black, Flake8 en mypy automatisch uit te voeren bij elke commit. Dit helpt je om problemen met de codekwaliteit op te sporen voordat ze in productie komen. Diensten zoals GitHub Actions, GitLab CI en Jenkins kunnen worden geconfigureerd om deze controles automatisch uit te voeren.
• Onderwijs Je Team: Zorg ervoor dat alle teamleden bekend zijn met Black, Flake8 en mypy en begrijpen hoe ze deze effectief kunnen gebruiken. Bied training en documentatie om je team te helpen deze tools te adopteren en een consistente codestijl te handhaven.
• Omarm Gradual Typing: Als je aan een grote, bestaande codebase werkt, overweeg dan om 'gradual typing' te adopteren. Begin met het toevoegen van type hints aan de meest kritieke delen van je code en breid de dekking geleidelijk uit.

Conclusie

Investeren in codekwaliteit is een investering in het langetermijnsucces van je projecten. Door Black, Flake8 en mypy te integreren in je ontwikkelingsworkflow, kun je de leesbaarheid, onderhoudbaarheid en betrouwbaarheid van je Python-code aanzienlijk verbeteren. Deze tools zijn essentieel voor elke serieuze Python-ontwikkelaar, ongeacht hun locatie of de aard van hun projecten. Van startups in Silicon Valley tot gevestigde ondernemingen in Singapore, het omarmen van deze best practices zal ongetwijfeld leiden tot efficiëntere en effectievere softwareontwikkeling.

Vergeet niet om deze richtlijnen en tools aan te passen aan je specifieke context. Experimenteer met verschillende configuraties, verken de beschikbare plugins en stem je workflow af op de unieke behoeften van je team en je projecten. Door continu te streven naar een hogere codekwaliteit, ben je goed gepositioneerd om robuuste, schaalbare en onderhoudbare applicaties te bouwen die jarenlang waarde leveren aan je gebruikers.