用 Python 的 Template 类生成文件报告

前言

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介绍

很多时候，我发现自己需要进行生成报告、输出文件或字符串的任务。它们或多或少都会遵循某种模式，通常这些模式是如此相似，以至于我们希望拥有一个可以重用并直接输入数据的模板。幸运的是，Python提供了一个可以帮助我们的类：string.Template。

在本文中，您将学习如何利用此类根据当前使用的数据生成输出文件，以及如何以相同的方式操作字符串。因此，本文不仅使用您在日常工作中可能遇到的示例，还为您提供了许多您可能知道的实际工具，并且该工具将此类用于生成报告文件。下面让我们开始吧！

注意：本文基于Python 3.9.0（CPython）。您可以在GitHub（https://github.com/DahlitzFlorian/generate-file-reports-using-pythons-template-class）上找到整篇文章中使用的代码示例。

在看一个示例之前，让我们花一些时间来看看使用string.Template相对于其他解决方案的优势。
1、无需其他依赖项，开箱即用，因此不需要使用pip install命令安装。
2、它是轻量级的，当然诸如Jinja2和Mako之类的模板引擎已被广泛使用。但是，在本文介绍的方案中，这些功能是过分地夸大了。
3、关注点分离：可以使用模板文件将其移动到外部位置，而不是直接在代码中嵌入字符串操作和报告生成。如果您要更改报告的结构或设计，则可以交换模板文件，而无需更改代码。

由于这些优点，一些知名的第三方库和工具正在使用它。Wily是一个例子，在2018年底，Wily的发明者和维护者Anthony Shaw希望支持HTML作为wily生成的报告的输出格式。

示例：生成最佳图书的报告

在讨论了使用Python的内置string.Template类背后的动机之后，我们将看一下第一个实际示例。想象一下，您正在一家公司工作，该公司发布有关过去一年出版的最佳书籍的年度报告。2020年是特殊的一年，因为除了您的年度报告之外，您还会发布有史以来最好的书籍清单。

在这一点上，我们不在乎数据来自何处或哪些书籍是该列表的一部分。为了简单起见，我们假设有一个名为data.json的JSON文件，其中包含作者姓名和书名的映射，如下所示。

{
    "Dale Carnegie": "How To Win Friends And Influence People",
    "Daniel Kahneman": "Thinking, Fast and Slow",
    "Leo Tolstoy": "Anna Karenina",
    "William Shakespeare": "Hamlet",
    "Franz Kafka": "The Trial"
}

您现在的任务是以一种可以与他人共享的方式（例如， 大型杂志、公司或博主）。该公司认为使用HTML格式的简单表格就足够了。现在的问题是：如何生成此HTML表格？

当然，您可以手动执行此操作，也可以为每本书创建占位符。但是后面如果能拥有更通用的版本是非常可取的，因为可以扩展列表内容或更改结构设计。

现在我们可以利用Python的string.Template类！我们首先创建实际的模板，如下所示。在这里，我们将文件称为template.html。

<!DOCTYPE html>
<html lang="en">
<head>
    <meta charset="utf-8">
    <meta name="viewport" content="width=device-width, initial-scale=1">

    <title>Great Books of All Time</title>
    <link rel="stylesheet" href="https://cdn.jsdelivr.net/npm/bootstrap@4.5.3/dist/css/bootstrap.min.css" integrity="sha384-TX8t27EcRE3e/ihU7zmQxVncDAy5uIKz4rEkgIXeMed4M0jlfIDPvg6uqKI2xXr2" crossorigin="anonymous">
</head>
<body>
    <div class="container">
        <h1>Great Books of All Time</h1>
        <table class="table">
            <thead>
                <tr>
                    <th scope="col">#</th>
                    <th scope="col">Author</th>
                    <th scope="col">Book Title</th>
                </tr>
            </thead>
            <tbody>
                ${elements}
            </tbody>
        </table>
    </div>
</body>
</html>

该文件本身非常初级。我们使用引导程序进行样式设置，并创建了最终表的基本结构。表头已包含在内，但数据仍然丢失。请注意，在tbody元素中，使用了一个占位符$ {elements}来标记我们稍后将注入书籍列表的位置。

我们把所有都已设置为实现生成所需输出的Python脚本！因此，我们在当前工作目录中创建一个名为report.py的新Python文件。首先，我们导入所需的两个内置模块，并从JSON文件加载数据。

# report.py
import json
import string

with open("data.json") as f:
    data = json.loads(f.read())

现在，data变量是一个字典，其中包含作者的名称（键）和书名（值）作为键值对。接下来，我们生成HTML表，将其放入模板中（还记得占位符吗？）。因此，我们初始化一个空字符串，向其添加新的表行，如下所示。

content = ""
for i, (author, title) in enumerate(data.items()):
    content += "<tr>"
    content += f"<td>{i + 1}</td>"
    content += f"<td>{author}</td>"
    content += f"<td>{title}</td>"
    content += "</tr>"

该代码段显示了我们遍历数据字典中的所有项目，并将书名以及作者的名字放在相应的HTML标签中。我们创建了最终的HTML表。在下一步中，我们需要加载之前创建的模板文件：

with open("template.html") as t:
    template = string.Template(t.read())

注意，string.Template接受一个字符串，而不是一个文件路径。因此，您还可以提供在程序中先前创建的字符串，而无需将其保存到文件中。就我们而言，我们提供了template.html文件的内容。

最后，我们使用模板的replace（）方法将占位符元素替换为存储在变量内容中的字符串。该方法返回一个字符串，我们将其存储在变量final_output中。最后但并非最不重要的一点是，我们创建了一个名为report.html的新文件，并将最终输出写入该文件。

final_output = template.substitute(elements=content)
with open("report.html", "w") as output:
    output.write(final_output)

现在已经生成了第一个文件报告！如果在浏览器中打开report.html文件，则可以看到结果。

safe_substitution（）方法

现在，您已经构建了第一个string.Template用例，在结束本文之前，我想与您分享一个常见情况及其解决方案：安全替换。它是什么？

让我们举个例子：您有一个字符串，您想在其中输入一个人的名字和姓氏。您可以按照以下步骤进行操作：

# safe_substitution.py
import string

template_string = "Your name is ${firstname} ${lastname}"
t = string.Template(template_string)
result = t.substitute(firstname="Florian", lastname="Dahlitz")
print(result)

但是，如果您错过传递一个或另一个的值会怎样？它引发一个KeyError。为避免这种情况，我们可以利用safe_substitution（）方法。在这种情况下，safe意味着Python在任何情况下都尝试返回有效字符串。因此，如果找不到任何值，则不会替换占位符。

让我们按以下方式调整代码：

# safe_substitution.py
import string

template_string = "Your name is ${firstname} ${lastname}"
t = string.Template(template_string)
result = t.safe_substitute(firstname="Florian")
print(result)  # Your name is Florian ${lastname}

在某些情况下，这可能是一个更优雅的解决方案，甚至是必须的行为。但是这可能在其他地方引起意外的副作用。

本文概要

在阅读本文时，您不仅学习了Python字符串的基本知识。Template类以及使用它的原因，而且还实现了第一个文件报告脚本！此外，您已经了解了safe_substitution（）方法以及在哪种情况下使用它可能会有所帮助。