A visão radical na prática

Produtividade e qualidade em Python através da metaprogramação: palestra apresentada na QCon SP 2015

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1. Produtividade e qualidade em Python através da metaprogramação ou a “visão radical” na prática Luciano Ramalho ramalho@python.pro.br @ramalhoorg
2. Fluent Python (O’Reilly) • Early Release: out/2014 • First Edition: jul/2015 • ~ 700 páginas • Data structures • Functions as objects • Classes and objects • Control flow • Metaprogramming
3. Simply Scheme: preface
4. Nosso objetivo • Expandir o vocabulário com uma idéia poderosa: descritores de atributos
5. Turing.com.br O cenário • Comércio de alimentos a granel • Um pedido tem vários itens • Cada item tem descrição, 
 peso (kg), preço unitário (p/ kg) e sub-total
6. ➊
7. ➊ o primeiro doctest ======= Passo 1 ======= ! Um pedido de alimentos a granel é uma coleção de ``ItemPedido``. Cada item possui campos para descrição, peso e preço:: ! >>> from granel import ItemPedido >>> ervilha = ItemPedido('ervilha partida', 10, 3.95) >>> ervilha.descricao, ervilha.peso, ervilha.preco ('ervilha partida', 10, 3.95) ! Um método ``subtotal`` fornece o preço total de cada item:: ! >>> ervilha.subtotal() 39.5
8. Turing.com.br ➊ mais simples, impossível class ItemPedido(object):! ! def __init__(self, descricao, peso, preco):! self.descricao = descricao! self.peso = peso! self.preco = preco! ! def subtotal(self):! return self.peso * self.preco o método inicializador é conhecido como “dunder init”
9. >>> ervilha = ItemPedido('ervilha partida', .5, 7.95) >>> ervilha.descricao, ervilha.peso, ervilha.preco ('ervilha partida', .5, 7.95) >>> ervilha.peso = -10 >>> ervilha.subtotal() -79.5 Turing.com.br ➊ porém, simples demais isso vai dar problema na hora de cobrar... Jeff Bezos of Amazon: Birth of a Salesman
 WSJ.com - http://j.mp/VZ5not “Descobrimos que os clientes
 conseguiam encomendar uma quantidade negativa de livros! E nós creditávamos o valor em seus cartões...” Jeff Bezos
10. ➊ a solução clássica class ItemPedido(object):! ! def __init__(self, descricao, peso, preco):! self.descricao = descricao! self.set_peso(peso)! self.preco = preco! ! def subtotal(self):! return self.get_peso() * self.preco! ! def get_peso(self):! return self.__peso! ! def set_peso(self, valor):! if valor > 0:! self.__peso = valor! else:! raise ValueError('valor deve ser > 0') atributo protegido mudanças na interface
11. • Antes podíamos acessar o peso de um item escrevendo apenas item.peso, mas agora não... • Isso quebra código das classes clientes • Python oferece outro caminho... ➊ porém, a API foi alterada! >>> ervilha.peso Traceback (most recent call last): ... AttributeError: 'ItemPedido' object has no attribute 'peso'
12. ➋
13. O peso de um ``ItemPedido`` deve ser maior que zero:: ! >>> ervilha.peso = 0 Traceback (most recent call last): ... ValueError: valor deve ser > 0 >>> ervilha.peso 10 ➋ o segundo doctest parece uma violação de encapsulamento mas a lógica do negócio é preservada peso não foi alterado
14. Turing.com.br ➋ validação com property peso agora é uma property O peso de um ``ItemPedido`` deve ser maior que zero:: ! >>> ervilha.peso = 0 Traceback (most recent call last): ... ValueError: valor deve ser > 0 >>> ervilha.peso 10
15. Turing.com.br ➋ implementar property class ItemPedido(object):! ! def __init__(self, descricao, peso, preco):! self.descricao = descricao! self.peso = peso! self.preco = preco! ! def subtotal(self):! return self.peso * self.preco! ! @property! def peso(self):! return self.__peso! ! @peso.setter! def peso(self, valor):! if valor > 0:! self.__peso = valor! else:! raise ValueError('valor deve ser > 0') atributo protegido
16. Turing.com.br ➋ implementar property class ItemPedido(object):! ! def __init__(self, descricao, peso, preco):! self.descricao = descricao! self.peso = peso! self.preco = preco! ! def subtotal(self):! return self.peso * self.preco! ! @property! def peso(self):! return self.__peso! ! @peso.setter! def peso(self, valor):! if valor > 0:! self.__peso = valor! else:! raise ValueError('valor deve ser > 0') no __init__ a property já está em uso
17. Turing.com.br ➋ implementar property class ItemPedido(object):! ! def __init__(self, descricao, peso, preco):! self.descricao = descricao! self.peso = peso! self.preco = preco! ! def subtotal(self):! return self.peso * self.preco! ! @property! def peso(self):! return self.__peso! ! @peso.setter! def peso(self, valor):! if valor > 0:! self.__peso = valor! else:! raise ValueError('valor deve ser > 0') o atributo protegido __peso só é acessado nos métodos da property
18. Turing.com.br ➋ implementar property class ItemPedido(object):! ! def __init__(self, descricao, peso, preco):! self.descricao = descricao! self.peso = peso! self.preco = preco! ! def subtotal(self):! return self.peso * self.preco! ! @property! def peso(self):! return self.__peso! ! @peso.setter! def peso(self, valor):! if valor > 0:! self.__peso = valor! else:! raise ValueError('valor deve ser > 0') e se quisermos a mesma lógica para o preco? teremos que duplicar tudo isso?
19. ➌
20. ➌ os atributos gerenciados
    (managed attributes) usaremos descritores para gerenciar o acesso aos atributos peso e preco, preservando a lógica de negócio __init__ subtotal descricao peso {descriptor} preco {descriptor} ItemPedido
21. Turing.com.br ➌ validação com descriptor peso e preco são atributos da classe ItemPedido a lógica fica em 
 __get__ e __set__, podendo ser reutilizada
22. ➌ implementação do descritor class Quantidade(object):! __contador = 0! ! def __init__(self):! prefixo = self.__class__.__name__! chave = self.__class__.__contador! self.nome_alvo = '%s_%s' % (prefixo, chave)! self.__class__.__contador += 1! ! def __get__(self, instance, owner):! return getattr(instance, self.nome_alvo)! ! def __set__(self, instance, value):! if value > 0:! setattr(instance, self.nome_alvo, value)! else:! raise ValueError('valor deve ser > 0')! ! ! class ItemPedido(object):! peso = Quantidade()! preco = Quantidade()! ! def __init__(self, descricao, peso, preco):! self.descricao = descricao! self.peso = peso! self.preco = preco! ! def subtotal(self):! return self.peso * self.preco classe new-style
23. Turing.com.br ➊ a classe produz instâncias classe instâncias
24. Turing.com.br ➌ a classe descriptor classe instâncias
25. Turing.com.br ➌ uso do descriptor a classe ItemPedido tem duas instâncias de Quantidade associadas a ela
26. Turing.com.br ➌ implementação do descriptor class Quantidade(object):! __contador = 0! ! def __init__(self):! prefixo = self.__class__.__name__! chave = self.__class__.__contador! self.nome_alvo = '%s_%s' % (prefixo, chave)! self.__class__.__contador += 1! ! def __get__(self, instance, owner):! return getattr(instance, self.nome_alvo)! ! def __set__(self, instance, value):! if value > 0:! setattr(instance, self.nome_alvo, value)! else:! raise ValueError('valor deve ser > 0')! ! ! class ItemPedido(object):! peso = Quantidade()! preco = Quantidade()! ! def __init__(self, descricao, peso, preco):! self.descricao = descricao! self.peso = peso! self.preco = preco! ! def subtotal(self):! return self.peso * self.preco
27. class ItemPedido(object):! peso = Quantidade()! preco = Quantidade()! ! def __init__(self, descricao, peso, preco):! self.descricao = descricao! self.peso = peso! self.preco = preco! ! def subtotal(self):! return self.peso * self.preco Turing.com.br ➌ uso do descriptor a classe ItemPedido tem duas instâncias de Quantidade associadas a ela
28. Turing.com.br ➌ uso do descriptor class ItemPedido(object):! peso = Quantidade()! preco = Quantidade()! ! def __init__(self, descricao, peso, preco):! self.descricao = descricao! self.peso = peso! self.preco = preco! ! def subtotal(self):! return self.peso * self.preco cada instância da classe Quantidade controla um atributo de ItemPedido
29. ➌ uso do descriptor class ItemPedido(object):! peso = Quantidade()! preco = Quantidade()! ! def __init__(self, descricao, peso, preco):! self.descricao = descricao! self.peso = peso! self.preco = preco! ! def subtotal(self):! return self.peso * self.preco todos os acessos a peso e preco passam pelos descritores
30. Turing.com.br ➌ implementar o descriptor class Quantidade(object):! __contador = 0! ! def __init__(self):! prefixo = self.__class__.__name__! chave = self.__class__.__contador! self.nome_alvo = '%s_%s' % (prefixo, chave)! self.__class__.__contador += 1! ! def __get__(self, instance, owner):! return getattr(instance, self.nome_alvo)! ! def __set__(self, instance, value):! if value > 0:! setattr(instance, self.nome_alvo, value)! else:! raise ValueError('valor deve ser > 0') uma classe com método __get__ é um descriptor
31. class Quantidade(object):! __contador = 0! ! def __init__(self):! prefixo = self.__class__.__name__! chave = self.__class__.__contador! self.nome_alvo = '%s_%s' % (prefixo, chave)! self.__class__.__contador += 1! ! def __get__(self, instance, owner):! return getattr(instance, self.nome_alvo)! ! def __set__(self, instance, value):! if value > 0:! setattr(instance, self.nome_alvo, value)! else:! raise ValueError('valor deve ser > 0') Turing.com.br ➌ implementar o descriptor self é a instância 
 do descritor (associada
 ao preco ou ao peso)
32. class Quantidade(object):! __contador = 0! ! def __init__(self):! prefixo = self.__class__.__name__! chave = self.__class__.__contador! self.nome_alvo = '%s_%s' % (prefixo, chave)! self.__class__.__contador += 1! ! def __get__(self, instance, owner):! return getattr(instance, self.nome_alvo)! ! def __set__(self, instance, value):! if value > 0:! setattr(instance, self.nome_alvo, value)! else:! raise ValueError('valor deve ser > 0') Turing.com.br ➌ implementar o descriptor self é a instância 
 do descritor (associada
 ao preco ou ao peso) instance é a instância de ItemPedido que está sendo acessada
33. class Quantidade(object):! __contador = 0! ! def __init__(self):! prefixo = self.__class__.__name__! chave = self.__class__.__contador! self.nome_alvo = '%s_%s' % (prefixo, chave)! self.__class__.__contador += 1! ! def __get__(self, instance, owner):! return getattr(instance, self.nome_alvo)! ! def __set__(self, instance, value):! if value > 0:! setattr(instance, self.nome_alvo, value)! else:! raise ValueError('valor deve ser > 0') Turing.com.br ➌ implementar o descriptor nome_alvo é o nome do atributo da instância de ItemPedido que este descritor (self) controla
34. Turing.com.br ➌ implementar o descriptor __get__ e __set__ manipulam o atributo-alvo no objeto ItemPedido
35. class Quantidade(object):! __contador = 0! ! def __init__(self):! prefixo = self.__class__.__name__! chave = self.__class__.__contador! self.nome_alvo = '%s_%s' % (prefixo, chave)! self.__class__.__contador += 1! ! def __get__(self, instance, owner):! return getattr(instance, self.nome_alvo)! ! def __set__(self, instance, value):! if value > 0:! setattr(instance, self.nome_alvo, value)! else:! raise ValueError('valor deve ser > 0') Turing.com.br ➌ implementar o descriptor __get__ e __set__ usam 
 getattr e setattr para manipular o atributo-alvo na instância de ItemPedido
36. ➌ descriptor implementation cada instância de descritor gerencia um atributo específico das instâncias de ItemPedido e precisa de um nome_alvo específico
37. Turing.com.br ➌ inicialização do descritor class ItemPedido(object):! peso = Quantidade()! preco = Quantidade()! ! def __init__(self, descricao, peso, preco):! self.descricao = descricao! self.peso = peso! self.preco = preco! ! def subtotal(self):! return self.peso * self.preco quando um descritor é instanciado, o atributo ao qual ele será vinculado ainda não existe! exemplo: o atributo preco só passa a existir após a atribuição
38. class Quantidade(object):! __contador = 0! ! def __init__(self):! prefixo = self.__class__.__name__! chave = self.__class__.__contador! self.nome_alvo = '%s_%s' % (prefixo, chave)! self.__class__.__contador += 1! ! def __get__(self, instance, owner):! return getattr(instance, self.nome_alvo)! ! def __set__(self, instance, value):! if value > 0:! setattr(instance, self.nome_alvo, value)! else:! raise ValueError('valor deve ser > 0') Turing.com.br ➌ implementar o descriptor temos que gerar um nome para o atributo-alvo onde será armazenado o valor na instância de ItemPedido
39. class Quantidade(object):! __contador = 0! ! def __init__(self):! prefixo = self.__class__.__name__! chave = self.__class__.__contador! self.nome_alvo = '%s_%s' % (prefixo, chave)! self.__class__.__contador += 1! ! def __get__(self, instance, owner):! return getattr(instance, self.nome_alvo)! ! def __set__(self, instance, value):! if value > 0:! setattr(instance, self.nome_alvo, value)! else:! raise ValueError('valor deve ser > 0') cada instância de Quantidade precisa criar e usar um nome_alvo diferente ➌ implementar o descriptor
40. Turing.com.br ➌ implementar o descriptor >>> ervilha = ItemPedido('ervilha partida', .5, 3.95) >>> ervilha.descricao, ervilha.peso, ervilha.preco ('ervilha partida', .5, 3.95) >>> dir(ervilha) ['Quantidade_0', 'Quantidade_1', '__class__', '__delattr__', '__dict__', '__doc__', '__format__', '__getattribute__', '__hash__', '__init__', '__module__', '__new__', '__reduce__', '__reduce_ex__', '__repr__', '__setattr__', '__sizeof__', '__str__', '__subclasshook__', '__weakref__', 'descricao', 'peso', 'preco', 'subtotal'] Quantidade_0 e Quantidade_1 são os atributos-alvo
41. ➌ os atributos alvo Quantidade_0 armazena o valor de peso __init__ __get__ __set__ nome_alvo «descriptor» Quantidade __init__ subtotal descricao Quantidade_0 Quantidade_1 ItemPedido «peso» «preco» «get/set atributo alvo» Quantidade_1 armazena o valor de preco
42. ➌ os atributos gerenciados clientes da classe ItemPedido não precisam saber como peso e preco são gerenciados E nem precisam saber que Quantidade_0 e Quantidade_1 existem! __init__ subtotal descricao peso {descriptor} preco {descriptor} ItemPedido
43. ➌ próximos passos • Seria melhor se os atributos-alvo fossem atributos protegidos • _ItemPedido__peso em vez de _Quantitade_0 • Para fazer isso, precisamos descobrir o nome do atributo gerenciado (ex. peso) • isso não é tão simples quanto parece • pode ser que não valha a pena complicar mais
44. ➌ o desafio class ItemPedido(object):! peso = Quantidade()! preco = Quantidade()! ! def __init__(self, descricao, peso, preco):! self.descricao = descricao! self.peso = peso! self.preco = preco! ! def subtotal(self):! return self.peso * self.preco quando cada descritor é instanciado, a classe ItemPedido não existe, e nem os atributos gerenciados
45. ➌ o desafio class ItemPedido(object):! peso = Quantidade()! preco = Quantidade()! ! def __init__(self, descricao, peso, preco):! self.descricao = descricao! self.peso = peso! self.preco = preco! ! def subtotal(self):! return self.peso * self.preco por exemplo, o atributo peso só é criado depois que Quantidade() é instanciada
46. Próximos passos • Se o descritor precisar saber o nome do atributo gerenciado (talvez para salvar o valor em um banco de dados, usando nomes de colunas descritivos, como faz o Django) • ...então você vai precisar controlar
 a construção da classe gerenciada
 com uma...

47. Turing.com.br Acelerando...
48. Turing.com.br ➏
49. Turing.com.br ➎ metaclasses criam classes! metaclasses são classes cujas instâncias são classes
50. Turing.com.br ➏ simplicidade aparente
51. Turing.com.br from modelo import Modelo, Quantidade! ! class ItemPedido(Modelo):! ! peso = Quantidade()! preco = Quantidade()! ! def __init__(self, descricao, peso, preco):! self.descricao = descricao! self.peso = peso! self.preco = preco ➏ o poder da abstração
52. Turing.com.br class Quantidade(object):! ! def __init__(self):! self.set_nome(self.__class__.__name__, id(self))! ! def set_nome(self, prefix, key):! self.nome_alvo = '%s_%s' % (prefix, key)! ! def __get__(self, instance, owner):! return getattr(instance, self.nome_alvo)! ! def __set__(self, instance, value):! if value > 0:! setattr(instance, self.nome_alvo, value)! else:! raise ValueError('valor deve ser > 0')! ! class ModeloMeta(type):! ! def __init__(cls, nome, bases, dic):! super(ModeloMeta, cls).__init__(nome, bases, dic)! for chave, atr in dic.items():! if hasattr(atr, 'set_nome'):! atr.set_nome('__' + nome, chave)! ! class Modelo(object):! __metaclass__ = ModeloMeta ➏ módulo modelo.py
53. Turing.com.br ➏ esquema final +
54. Referências • Raymond Hettinger’s 
 Descriptor HowTo Guide • Alex Martelli’s
 Python in a Nutshell, 2e. • David Beazley’s
 Python Essential Reference, 
 4th edition
 (covers Python 2.6)
 
 

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