纯Python轻松开发实时可视化仪表盘-python 可视化

1 简介

这是我的系列教程「Python+Dash快速web应用开发」的第十五期，在前面的一系列教程中，我们针对Dash中的各种常用基础概念作了比较详细的介绍，如果前面的教程你有认真学习，那么相信到今天你已经有能力开发初具规模的Dash应用了。

而在Dash生态中还有一系列功能比较特殊但又非常实用的部件，今天的文章我们就来学习这些常用的「特殊部件」。

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图1

2 Dash中的常用特殊功能部件

2.1 用Store()来存储数据

在dash_core_components中有着很多功能特殊的部件，Store()就是其中之一，它的功能十分的简单，就是用来存储数据的，譬如存储一些数值、字符串等基础数据类型或者把Python中的列表、字典等作为json格式数据存进去。

Store()的主要参数/属性除了id之外，还有：

data，代表其所存放的数据，也是我们编写回调函数时关注的属性;

modified_timestamp，用于记录最后一次data属性被修改的时间戳，通常用不到;

storage_type，用于设置存储数据的生命周期，有3种，storage_type='memory'时生命周期最短，只要页面一刷新，data就会恢复初始状态;storage_type='session'时，只有浏览器被关闭时data才会被重置;而最后一种storage_type='local'时，会将数据存储在本地缓存中，只有手动清除，data才会被重置。

话不多说，直接来看一个直观的例子：

app1.py

import dash 
import dash_core_components as dcc 
import dash_bootstrap_components as dbc 
from dash.dependencies import Input, Output 
 
app = dash.Dash(__name__) 
 
app.layout = dbc.Container( 
    [ 
        dbc.Form( 
            [ 
                dbc.FormGroup( 
                    [ 
                        dbc.Label('storage = "memory"时'), 
                        dbc.Input(id='input-memory1', autoComplete='off'), 
                        dbc.Input(id='input-memory2', style={'margin-top': '3px'}), 
                        dcc.Store(id='data-in-memory') 
                    ] 
                ), 
                dbc.FormGroup( 
                    [ 
                        dbc.Label('storage = "session"时'), 
                        dbc.Input(id='input-session1', autoComplete='off'), 
                        dbc.Input(id='input-session2', style={'margin-top': '3px'}), 
                        dcc.Store(id='data-in-session', storage_type='session') 
                    ] 
                ), 
                dbc.FormGroup( 
                    [ 
                        dbc.Label('storage = "local"时'), 
                        dbc.Input(id='input-local1', autoComplete='off'), 
                        dbc.Input(id='input-local2', style={'margin-top': '3px'}), 
                        dcc.Store(id='data-in-local', storage_type='local') 
                    ] 
                ), 
            ] 
        ) 
    ], 
    style={ 
        'margin-top': '100px', 
        'max-width': '600px' 
    } 
) 
 
 
# memory对应回调 
@app.callback( 
    Output('data-in-memory', 'data'), 
    Input('input-memory1', 'value') 
) 
def data_in_memory_save_data(value): 
    if value: 
        return value 
 
    return dash.no_update 
 
 
@app.callback( 
    Output('input-memory2', 'placeholder'), 
    Input('data-in-memory', 'data') 
) 
def data_in_memory_placeholder(data): 
    if data: 
        return data 
 
    return dash.no_update 
 
 
# session对应回调 
@app.callback( 
    Output('data-in-session', 'data'), 
    Input('input-session1', 'value') 
) 
def data_in_session_save_data(value): 
    if value: 
        return value 
 
    return dash.no_update 
 
 
@app.callback( 
    Output('input-session2', 'placeholder'), 
    Input('data-in-session', 'data') 
) 
def data_in_session_placeholder(data): 
    if data: 
        return data 
 
    return dash.no_update 
 
 
# local对应回调 
@app.callback( 
    Output('data-in-local', 'data'), 
    Input('input-local1', 'value') 
) 
def data_in_local_save_data(value): 
    if value: 
        return value 
 
    return dash.no_update 
 
 
@app.callback( 
    Output('input-local2', 'placeholder'), 
    Input('data-in-local', 'data') 
) 
def data_in_local_placeholder(data): 
    if data: 
        return data 
 
    return dash.no_update 
 
 
if __name__ == '__main__': 
    app.run_server(debug=True)

可以看到，不同storage参数对应的数据，生命周期有着很大的区别：

图2

就是凭借着这种自由存储数据的特性，Store()可以帮助我们完成很多非常实用的功能，我们会在本文最后的例子里进行展示。

2.2 用Interval()实现周期性回调

同样是dash_core_components中的组件，Interval()的功能也很有意思，它可以帮助我们实现周期性自动回调，譬如开发一个实时股价系统，每隔一段时间就从后台获取最新的数据，无需我们手动刷新页面，其主要的参数/属性有：

n_intervals，Interval()的核心属性，所谓的自动更新实际上就是自动对n_intervals的递增过程;

interval，数值型，用于设置每隔多少毫秒对n_intervals的值进行一次递增，默认为1000即1秒;

max_intervals，int型，用于设置在经历多少次递增后，不再继续自动更新，默认为-1即不限制;

disabled，bool型，默认为False，用于设置是否停止递增更新过程，如果说max_intervals控制的过程是for循环的话，disabled就是while循环，我们可以利用它自行编写逻辑在特定的条件下停止Interval()的递增过程。

下面我们从一个伪造数据的股价实时更新系统例子中进一步理解Interval()的作用：

app2.py

import dash 
import numpy as np 
import dash_core_components as dcc 
import dash_html_components as html 
import dash_bootstrap_components as dbc 
from dash.dependencies import Input, Output, State 
 
app = dash.Dash(__name__) 
 
app.layout = dbc.Container( 
    [ 
        html.P( 
            [ 
                html.Strong('贵州茅台(600519)'), 
                '最新股价：', 
                html.Span('2108.94', id='latest-price') 
            ] 
        ), 
        dcc.Interval(id='demo-interval', interval=1000) 
    ], 
    style={ 
        'margin-top': '100px' 
    } 
) 
 
 
@app.callback( 
    [Output('latest-price', 'children'), 
     Output('latest-price', 'style')], 
    Input('demo-interval', 'n_intervals'), 
    State('latest-price', 'children') 
) 
def fake_price_generator(n_intervals, latest_price): 
    fake_price = float(latest_price) + np.random.normal(0, 0.1) 
 
    if fake_price > float(latest_price): 
        return f'{fake_price:.2f}', {'color': 'red', 'background-color': 'rgba(195, 8, 26, 0.2)'} 
 
    elif fake_price < float(latest_price): 
        return f'{fake_price:.2f}', {'color': 'green', 'background-color': 'rgba(50, 115, 80, 0.2)'} 
 
    return f'{fake_price:.2f}', {'background-color': 'rgba(113, 120, 117, 0.2)'} 
 
 
if __name__ == '__main__': 
    app.run_server(debug=True)

哈哈，是不是非常的实用~

图3

2.3 利用ColorPicker()进行交互式色彩设置

接下来我们要介绍的这个很有意思的部件来自Dash的官方依赖dash_daq，它并不是自带的，我们需要用pip进行安装。

ColorPicker()的功能是渲染出一个交互式的色彩选择部件，使得我们可以更方便更直观地选择色彩值，其主要参数/属性有：

label，字符串或字典，若只传入字符串，则传入的文字会作为渲染出的色彩选择器的标题，若传入字典，其label键值对用于设置标题文本内容，style参数用于自定义css样式;

labelPosition，字符型，top时标题会置于顶部，bottom时会置于底部;

size，设置部件整体的像素宽度

value，字典型，作为参数时可以用来设定色彩选择器的初始色彩，作为属性时可以获取当前色彩选择器的选定色彩，hex键值对可以直接获取十六进制色彩值，rgb键对应的值为包含r、g、b和a四个键值对的字典，即构成rgba色彩值的三通道+透明度值。

让我们通过下面这个简单的例子来认识它的工作过程：

app3.py

import dash 
import dash_daq as daq 
import dash_html_components as html 
import dash_bootstrap_components as dbc 
from dash.dependencies import Input, Output 
 
app = dash.Dash(__name__) 
 
app.layout = dbc.Container( 
    [ 
        daq.ColorPicker( 
            id='color-picker', 
            label={ 
                'label': '色彩选择器', 
                'style': { 
                    'font-size': '18px', 
                    'font-family': 'SimHei', 
                    'font-weight': 'bold' 
                } 
            }, 
            size=400, 
            value=dict(hex="#120E03") 
        ), 
        html.P( 
            '测试'*100, 
            id='demo-p', 
            style={ 
                'margin-top': '20px' 
            } 
        ) 
    ], 
    style={ 
        'margin-top': '30px', 
        'max-width': '500px' 
    } 
) 
 
app.clientside_callback( 
    """ 
    function(color) { 
        return {'color': color.hex, 'margin-top': '20px'}; 
    } 
    """, 
    Output('demo-p', 'style'), 
    Input('color-picker', 'value') 
) 
 
if __name__ == '__main__': 
    app.run_server(debug=True)

动图录制出来因为被压缩了所以色彩区域看起来跟打了码似得：

图4

实际上是这样的：

图5

2.4 利用DashDatetimepicker()进行时间范围选择

接下来我要给大家介绍的这个部件DashDatetimepicker()也是来自第三方库，它基于react-datetime，可以帮助我们创建进行日期选择功能的部件(其实dash-core_components中也有类似功能的DatePickerRange()部件，但是太丑了，而且对中文支持的不好)。

使用pip install dash_datetimepicker完成安装之后，默认的部件月份和星期的名称显示都是英文的，我通过对相关的js源码略加修改之后，便可以使用中文了，大家使用的时候把本期附件中的dash_datetimepicker.min.js放到assets目录下即可。

DashDatetimepicker()使用起来非常简单，除了id之外，我们只需要在回调中获取它的startDate与endDate属性即可捕获到用户设置的日期时间范围(在回调中我们接收到的开始结束时间需要加上8个小时，这是个bug)：

app4.py

import dash 
import pandas as pd 
import dash_datetimepicker 
import dash_html_components as html 
import dash_bootstrap_components as dbc 
from dash.dependencies import Input, Output 
 
app = dash.Dash(__name__) 
 
app.layout = dbc.Container( 
    [ 
        dash_datetimepicker.DashDatetimepicker(id="datetime-picker"), 
        html.H6(id='datetime-output', style={'margin-top': '20px'}) 
    ], 
    style={ 
        'margin-top': '100px', 
        'max-width': '600px' 
    } 
) 
 
 
@app.callback( 
    Output('datetime-output', 'children'), 
    [Input('datetime-picker', 'startDate'), 
     Input('datetime-picker', 'endDate')] 
) 
def datetime_range(startDate, endDate): 
    # 修正8小时时间差bug并格式化为字符串 
    startDate = (pd.to_datetime(startDate) + pd.Timedelta(hours=8)).strftime('%Y-%m-%d %H:%M') 
    endDate = (pd.to_datetime(endDate) + pd.Timedelta(hours=8)).strftime('%Y-%m-%d %H:%M') 
 
    return f'从 {startDate} 到 {endDate}' 
 
 
if __name__ == "__main__": 
    app.run_server(debug=True)

图6

3 动手打造一个实时可视化大屏

在学习完今天的内容之后，我们就可以做一些功能上很amazing的事情——搭建一个实时更新的可视化仪表盘。

思路其实很简单，主要用到今天学习到的Interval()与Store()，原理是先从官网静态的案例中移植js代码到Dash的浏览器端回调中，构建出输入为Store()的data的回调函数;

再利用Interval()的n_intervals触发Store()的data更新，从而实现这套从数据更新到图表更新的链式反应。效果如下：

图7

而代码涉及到多个文件，这里就不直接放出，你可以在文章开头的地址中找到对应本期的附件进行学习。