（資料科學學習手札104）Python+Dash快速web應用開發——回撥互動篇（上）
阿新 • • 發佈：2021-01-22
> 本文示例程式碼已上傳至我的`Github`倉庫[https://github.com/CNFeffery/DataScienceStudyNotes](https://github.com/CNFeffery/DataScienceStudyNotes)
# 1 簡介
這是我的系列教程**Python+Dash快速web應用開發**的第三期，在前兩期的教程中，我們圍繞什麼是`Dash`，以及如何配合方便好用的第三方拓展`dash-bootstrap-components`來為我們的`Dash`應用設計佈局展開了非常詳細的介紹。
而`Dash`最吸引我的地方在於其高度封裝了`react.js`，使得我們無需編寫`js`語句，純`Python`程式設計就可以實現瀏覽器前端與後端計算之間常規的非同步通訊，從而創造出功能強大的互動式`web`應用。
圖1
從今天的文章開始，我就將開始帶大家走進`Dash`的核心內容——**回撥**。
# 2 Dash中的基礎回撥
## 2.1 最基礎的回撥
`Dash`中的**回撥**（*callback*）是以裝飾器的形式，配合自編回撥函式，實現前後端非同步通訊互動，這句話可能不太好理解，我們從一個簡單的例子出發來認識`Dash`中的**回撥**：
> app1.py
```Python
import dash
import dash_html_components as html
import dash_bootstrap_components as dbc
from dash.dependencies import Input, Output
app = dash.Dash(
__name__,
external_stylesheets=['css/bootstrap.min.css']
)
app.layout = html.Div(
[
html.Br(),
html.Br(),
html.Br(),
dbc.Container(
[
dbc.Row(
[
dbc.Col(dbc.Input(id='input-value',
placeholder='請輸入些東西'),
width=12),
dbc.Col(dbc.Label(id='output-value'),
width=12)
]
)
]
)
]
)
# 對應app例項的回撥函式裝飾器
@app.callback(
Output('output-value', 'children'),
Input('input-value', 'value')
)
def input_to_output(input_value):
'''
簡單的回撥函式
'''
return input_value
if __name__ == '__main__':
app.run_server()
```
先來看看`app1`的互動效果：
圖2
下面我們來分解上面的程式碼，梳理一下要構造一個具有實際互動功能的`Dash`應用需要做什麼：
- **確定輸入與輸出部件**
一個可互動的系統一定是有**輸入**與**輸出**的，我們開頭匯入的`Input`與`Output`物件，他們分別扮演著**輸入者**與**輸出者**兩種角色，其各自的第一個引數`component_id`用於聯動前端部分定義的部件。
我們在前面定義前端部件時，為`dbc.Input`對應的輸入框設定了`id='input-value'`，為`dbc.Label`對應的文字輸出設定了`id='output-value'`，讓它們作為第一個引數可以被`Input()`與`Output()`唯一識別出來。
- **確定輸入與輸出內容**
在確定了**輸入者**與**輸出者**之後，更重要的是為告訴`Dash`需要監聽什麼輸入，響應什麼輸出，這就要用到第二個引數`component_property`。
它與對應的前端部件有關，譬如我們的`dbc.Input()`輸入框，其被輸入的內容都存在`value`屬性中，而`children`屬性是`dbc.Label`以及絕大多數`html`部件的第一個引數，這樣我們就確定了輸入輸出內容。
- **裝飾回撥函式**
`app.callback()`裝飾器按照規定的先`Output()`後`Input()`的順序傳入相應物件，而既然是裝飾器，自然需要配合自定義回撥函式使用。
我們的`input_to_output()`就是對應的回撥函式，其引數與裝飾器中的`Input()`對應，而函式內部則用來定義計算處理過程。
最後`return`的物件則對應`Output()`。
```Python
# 對應app例項的回撥函式裝飾器
@app.callback(
Output('output-value', 'children'),
Input('input-value', 'value')
)
def input_to_output(input_value):
'''
簡單的回撥函式
'''
return input_value
```
通過上面這樣的結構，我們得以純`Python`“寥寥數語”實現了互動功能，賦予我們編寫任意功能`Dash`應用的能力。
## 2.2 同時設定多個Input()與Output()
在上一小節中我們介紹的是最基本的**單輸入 -> 
圖3
這裡我們的`Input()`物件不止一個，在`Output()`物件之後依次傳入（也可以把所有`Input()`物件包在一個列表中傳入），其順序對應後面回撥函式的引數順序，從而實現了多個輸入值的一一對應。
同樣的，`Output()`也可以有多個：
> app3.py
```Python
import dash
import dash_html_components as html
import dash_bootstrap_components as dbc
from dash.dependencies import Input, Output
app = dash.Dash(
__name__,
external_stylesheets=['css/bootstrap.min.css']
)
app.layout = html.Div(
[
html.Br(),
html.Br(),
html.Br(),
dbc.Container(
[
dbc.Row(
[
dbc.Col(dbc.Input(id='input-lastname'), width=3),
dbc.Col(html.P('+'), width=1),
dbc.Col(dbc.Input(id='input-firstname'), width=3),
],
justify='start'
),
html.Hr(),
dbc.Label(id='output1'),
html.Br(),
dbc.Label(id='output2')
]
)
]
)
@app.callback(
[Output('output1', 'children'),
Output('output2', 'children')],
[Input('input-lastname', 'value'),
Input('input-firstname', 'value')]
)
def input_to_output(lastname, firstname):
try:
return '完整姓名：' + lastname + firstname, f'姓名長度為{len(lastname+firstname)}'
except:
return '等待輸入...', '等待輸入...'
if __name__ == '__main__':
app.run_server()
```
圖4
可以看到不管是多個`Output()`還是`Input()`，只需要巢狀在列表中即可。
## 2.3 利用State()實現惰性互動
很多情況下，如果我們的回撥函式計算過程時間開銷較大，那麼像前面介紹的僅靠`Input()`與`Output()`實現的前後端通訊會很頻繁，因為監聽到的所有輸入部件對應屬性值只要略一改變，就會觸發回撥。
為了解決這類問題，`Dash`中設計了`State()`物件，我們可以利用`State()`替換`Input()`來繫結對應的輸入值，再將一些需要主動觸發的譬如`dbc.Button()`按鈕部件的屬性`n_clicks`，作為`Input()`物件進行繫結。
讓我們通過下面的例子更好的理解它的作用：
> app4.py
```Python
import dash
import dash_html_components as html
import dash_bootstrap_components as dbc
from dash.dependencies import Input, Output, State
app = dash.Dash(
__name__,
external_stylesheets=['css/bootstrap.min.css']
)
app.layout = html.Div(
[
html.Br(),
html.Br(),
html.Br(),
dbc.Container(
[
dbc.Row(
[
dbc.Col(dbc.Input(id='input-value'),
width=4),
dbc.Col(dbc.Button('小寫轉大寫',
id='state-button',
n_clicks=0),
width=4),
dbc.Col(dbc.Label(id='output-value',
style={'padding': '0',
'margin': '0',
'line-height': '38px'}),
width=4)
],
justify='start'
)
]
)
]
)
@app.callback(
Output('output-value', 'children'),
Input('state-button', 'n_clicks'),
State('input-value', 'value')
)
def input_to_output(n_clicks, value):
if n_clicks:
return value.upper()
if __name__ == '__main__':
app.run_server()
```
圖5
可以看到，裝飾器中按照`Output()`、`Input()`、`State()`的順序傳入各個物件後，我們的`Button()`部件的`n_clicks`引數記錄了對應的按鈕被點選了多少次，初始化我們設定其為0，之後每次等我們輸入完單詞，主動去點選按鈕從而增加其被點選次數記錄時，回撥函式才會被觸發，這樣就方便了我們的很多複雜應用場景~
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