Pydantic

Pydantic valida i serialitza de manera automàtica les dades JSON que consumeixes o produeixes.

Introducció
Models
Validant dades
Serialització
Field
JSON
TODO

Introducció

Pydantic és una biblioteca de validació de dades que utilitza Python - Typing

Instal·la la biblioteca pydantic:

uv add pydantic

Models

Un model és una classe que hereta de BaseModel i anota amb tipus els atributs de la classe.

Són molt semblants a un @dataclass, excepte que estan pensants per:

La validació i serialització de dades JSON
La generació d’esquemes JSON.

Per serialitzar dades, Pydantic utilitzar una llibreria escrita en Rust: jiter

A continuació tens un exemple d’una classe User que hereta de BaseModel i defineix camps com a atributs anotats:

from pydantic import BaseModel

class User(BaseModel):
    id: int
    name: str | None = None

Llavors el model es pot instanciar:

user: User = User(id=1, name="David")

La inicialització de l’objecte fa tota l’anàlisi i validació.

Si no s’aixeca cap excepció ValidationError, saps que la instància del model resultant és vàlida:

assert user.id == 1
assert user.name == "David"

Però si escrius aquest codi, Python - PyCharm et dirà que és erroni:

from pydantic import BaseModel

class User(BaseModel):
    id: int
    name: str | None = None

david: User = User(name="David")

I pydantic genera un error en temps d’execució

> python test.py
...
pydantic_core._pydantic_core.ValidationError: 1 validation error for User
id
  Field required [type=missing, input_value={'name': 'David'}, input_type=dict]

S’aixecarà una única excepció independentment del nombre d’errors trobats, i aquell error de validació contindrà informació sobre tots els errors i com es van produir.

Per defecte, els models són mutables i els valors dels camps es poden canviar mitjançant l’assignació d’atributs:

user.id = 321
assert user.id == 321

Validant dades

Pydantic utilitza un dict per guardar les dades: podem passar directament un “punter” a un dict per crear un User.

Si crees objectes a partir de dades de sistemes externs, no hi ha cap garantia que siguin correctes:

from pydantic import BaseModel
from typing import Any

class User(BaseModel):
    id: int
    name: str | None = None

data: Any = {"id": 1, "name": "David"}
User(**data)

data = {"name": "apple", "price": 3}
User(**data) # Error de validació

Pydantic proporciona tres mètodes a les classes de model per analitzar dades:

`model_validate()`

Això és molt similar al mètode __init__ del model, excepte que pren un diccionari o un objecte en lloc d’arguments amb paraula clau.

Si l’objecte passat no es pot validar, o si no és un diccionari o una instància del model en qüestió, s’aixecarà un ValidationError.

from datetime import datetime
from pydantic import BaseModel, ValidationError

class User(BaseModel):
    id: int
    name: str = 'John Doe'
    signup_ts: datetime | None = None

user = User.model_validate({'id': 123, 'name': 'James'})
print(user)

try:
    User.model_validate(['not', 'a', 'dict'])
except ValidationError as e:
    print(e)

1 validation error for User
  Input should be a valid dictionary or instance of User [type=model_type, input_value=['not', 'a', 'dict'], input_type=list]
    For further information visit https://errors.pydantic.dev/2.11/v/model_type

`model_validate_json()`

Això valida les dades proporcionades com un string JSON o objecte bytes. Si les teves dades entrants són una càrrega útil JSON, generalment es considera més ràpid (en lloc d’analitzar manualment les dades com un diccionari).

user = User.model_validate_json('{"id": 123, "name": "James"}')
print(user)

id=123 name='James' signup_ts=None

try:
    user = User.model_validate_json('{"id": 123, "name": 123}')
except ValidationError as e:
    print(e)

1 validation error for User
name
  Input should be a valid string [type=string_type, input_value=123, input_type=int]
    For further information visit https://errors.pydantic.dev/2.11/v/string_type

try:
    user = User.model_validate_json('invalid JSON')
except ValidationError as e:
    print(e)

1 validation error for User
  Invalid JSON: expected value at line 1 column 1 [type=json_invalid, input_value='invalid JSON', input_type=str]
    For further information visit https://errors.pydantic.dev/2.11/v/json_invalid

`model_validate_strings()`

Ppren un diccionari (pot estar niuat) amb claus i valors de tipus string i valida les dades en mode JSON perquè aquestes strings puguin ser convertides als tipus correctes.

user = User.model_validate_strings({'id': '123', 'name': 'James'})
print(user)
#> id=123 name='James' signup_ts=None

user = User.model_validate_strings(
    {'id': '123', 'name': 'James', 'signup_ts': '2024-04-01T12:00:00'}
)
print(user)
#> id=123 name='James' signup_ts=datetime.datetime(2024, 4, 1, 12, 0)

try:
    user = User.model_validate_strings(
        {'id': '123', 'name': 'James', 'signup_ts': '2024-04-01'}, strict=True
    )
except ValidationError as e:
    print(e)
    """
    1 validation error for User
    signup_ts
      Input should be a valid datetime, invalid datetime separator, expected `T`, `t`, `_` or space [type=datetime_parsing, input_value='2024-04-01', input_type=str]
    """

Serialització

La instància del model es pot serialitzar utilitzant el mètode model_dump:

assert user.model_dump() == {'id': 1, 'name': 'David'}

El mètode .model_dump_json() serialitza un model directament a un string codificat en JSON que és equivalent al resultat produït per .model_dump().

from datetime import datetime

from pydantic import BaseModel


class BarModel(BaseModel):
    whatever: int


class FooBarModel(BaseModel):
    foo: datetime
    bar: BarModel


m = FooBarModel(foo=datetime(2032, 6, 1, 12, 13, 14), bar={'whatever': 123})
print(m.model_dump_json())
#> {"foo":"2032-06-01T12:13:14","bar":{"whatever":123}}
print(m.model_dump_json(indent=2))
"""
{
  "foo": "2032-06-01T12:13:14",
  "bar": {
    "whatever": 123
  }
}
"""

Models niuats

Un model pot utilitzar altres models.

Si tens aquest diagrama:

Pots escriure aquest codi:

from pydantic import BaseModel

class Client(BaseModel):
    id: int
    name: str

class Order(BaseModel):
    id: int
    client: Client


data = {"id": 1, "client": {"id": 45, "name": "David"}}
order: Order = Order.model_validate(data)

assert order.client.id == 45

Activitat

Genera les classes corresponents a aquest diagrama:

Crea un objecte Order a partir d’un dict:

Field

La funció Field s’utilitza per personalitzar i afegir metadades als camps dels models.

Restriccions numèriques

Hi ha alguns arguments amb paraula clau que es poden utilitzar per restringir valors numèrics:

gt - major que
lt - menor que
ge - major o igual que
le - menor o igual que
multiple_of - un múltiple del nombre donat
allow_inf_nan - permet valors 'inf', '-inf', 'nan'

Aquí tens un exemple:

from pydantic import BaseModel, Field

class Foo(BaseModel):
    positive: int = Field(gt=0)
    non_negative: int = Field(ge=0)
    negative: int = Field(lt=0)
    non_positive: int = Field(le=0)
    even: int = Field(multiple_of=2)
    love_for_pydantic: float = Field(allow_inf_nan=True)

foo = Foo(
    positive=1,
    non_negative=0,
    negative=-1,
    non_positive=0,
    even=2,
    love_for_pydantic=float('inf'),
)
print(foo)

positive=1 non_negative=0 negative=-1 non_positive=0 even=2 love_for_pydantic=inf

Restriccions de strings

Hi ha camps que es poden utilitzar per restringir strings:

min_length: Longitud mínima de la cadena.
max_length: Longitud màxima de la cadena.
pattern: Una expressió regular que la cadena ha de complir.

Aquí tens un exemple:

from pydantic import BaseModel, Field

class Foo(BaseModel):
    short: str = Field(min_length=3)
    long: str = Field(max_length=10)
    regex: str = Field(pattern=r'^\d*$')

foo = Foo(short='foo', long='foobarbaz', regex='123')
print(foo)

short='foo' long='foobarbaz' regex='123'

Immutabilitat

El paràmetre frozen s’utilitza per emular el comportament de dataclass congelat. S’utilitza per evitar que el camp rebi un valor nou després que el model es crea (immutabilitat).

from pydantic import BaseModel, Field, ValidationError

class User(BaseModel):
    name: str = Field(frozen=True)
    age: int

user = User(name='John', age=42)

try:
    user.name = 'Jane'

except ValidationError as e:
    print(e)
    """
    1 validation error for User
    name
      Field is frozen [type=frozen_field, input_value='Jane', input_type=str]
    """

Més informació a Concepts - Fields

JSON

Parsing

Amb pydantic pots consumir dades JSON.

En aquest exemple, demanes que la validació sigui estricta:

Pydantic proporciona anàlisi JSON integrat, que ajuda a aconseguir:

from datetime import date
from typing import Tuple
from pydantic import BaseModel, ConfigDict, ValidationError

class Event(BaseModel):
    model_config = ConfigDict(strict=True)

    when: date
    where: Tuple[int, int]

data: str = '{"when": "1987-01-28", "where": [51, -1]}'
event: Event = Event.model_validate_json(data)
assert event.where[0] == 51

Concepts - JSON

TODO

Pydantic

Python - Pydantic