Python装饰器|极客教程

Python装饰器

Python中的装饰器（Decorator）是一种函数，用于修改其他函数的功能。装饰器实际上是一个返回函数的高阶函数，用于在不改变原函数代码的情况下，为函数添加新的功能。

装饰器的作用

在编写代码时，经常需要给函数添加一些额外的功能，比如日志记录、性能测试、输入合法性校验等。如果每个函数都手动添加这些功能，不仅会使代码冗长复杂，而且会增加维护的难度。而装饰器能够将这些功能封装起来，使代码更加简洁和易于维护。

装饰器的基本用法

下面是一个简单的装饰器示例，用于记录函数的运行时间：

import time

def time_it(func):
    def wrapper(*args, **kwargs):
        start_time = time.time()
        result = func(*args, **kwargs)
        end_time = time.time()
        print(f"{func.__name__}运行时间：{end_time - start_time}秒")
        return result
    return wrapper

@time_it
def my_func():
    time.sleep(2)
    return "Hello, World!"

my_func()

运行结果将会输出：

my_func运行时间：2.000890016555786秒

在上面的代码中，time_it函数是一个装饰器，它接受一个函数作为参数，返回一个新的函数wrapper。wrapper函数在调用原函数之前和之后分别记录了当前时间，并输出函数的运行时间。

@time_it语法是装饰器的语法糖，等价于 my_func = time_it(my_func)。通过这种方式，可以方便的为函数添加装饰器。

带参数的装饰器

有时候我们需要给装饰器传递一些参数，可以通过在装饰器外再包一层函数来实现：

def repeat(n):
    def decorator(func):
        def wrapper(*args, **kwargs):
            for _ in range(n):
                result = func(*args, **kwargs)
            return result
        return wrapper
    return decorator

@repeat(3)
def greet(name):
    print(f"Hello, {name}!")

greet("Alice")

运行结果：

Hello, Alice!
Hello, Alice!
Hello, Alice!

在上面的代码中，repeat函数返回一个装饰器函数decorator，该装饰器函数接受一个参数n。在decorator函数内部，定义了一个新的函数wrapper，该函数将原函数执行n次。通过这种方式，我们可以实现带参数的装饰器。

类装饰器

除了函数装饰器，Python还支持类装饰器。类装饰器是一个类，它的 __init__ 方法接收一个函数作为参数，然后在 __call__ 方法中定义装饰逻辑。

下面是一个简单的类装饰器示例：

class Logger:
    def __init__(self, func):
        self.func = func

    def __call__(self, *args, **kwargs):
        print(f"开始调用函数 {self.func.__name__}")
        result = self.func(*args, **kwargs)
        print(f"结束调用函数 {self.func.__name__}")
        return result

@Logger
def greet(name):
    print(f"Hello, {name}!")

greet("Bob")

运行结果：

开始调用函数 greet
Hello, Bob!
结束调用函数 greet

在这个示例中，Logger 类接收一个函数并在 __call__ 方法中实现了装饰逻辑。然后我们通过 @Logger 将 greet 函数进行装饰，实现了在函数执行前后输出日志的功能。

装饰器的应用场景

装饰器是Python中强大而灵活的特性，常用于以下场景：

记录日志
计时函数执行时间
缓存函数运行结果
权限验证
输入输出数据校验
事务处理

通过装饰器，我们可以实现将这些通用的功能与具体的业务逻辑分离，使代码简洁清晰，同时提高代码的可维护性和复用性。

总的来说，装饰器是Python编程中非常有用的工具，能够优雅地实现对函数的扩展，使代码更加模块化和易于维护。在实际开发中，合理地运用装饰器可以提高代码的效率和可读性，是每一个Python开发者都应该掌握的技能。

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