Python中如何理解和使用裝飾器@decorator-創(chuàng)新互聯(lián)

Python中如何理解和使用裝飾器 @decorator，很多新手對(duì)此不是很清楚，為了幫助大家解決這個(gè)難題，下面小編將為大家詳細(xì)講解，有這方面需求的人可以來(lái)學(xué)習(xí)下，希望你能有所收獲。

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Python的裝飾器（decorator）是一個(gè)很棒的機(jī)制，也是熟練運(yùn)用Python的必殺技之一。裝飾器，顧名思義，就是用來(lái)裝飾的，它裝飾的是一個(gè)函數(shù)，保持被裝飾函數(shù)的原有功能，再裝飾上（添油加醋）一些其它功能，并返回帶有新增功能的函數(shù)對(duì)象，所以裝飾器本質(zhì)上是一個(gè)返回函數(shù)對(duì)象的函數(shù)（確切的說(shuō)，裝飾器應(yīng)該是可調(diào)用對(duì)象，除了函數(shù)，類也可以作為裝飾器）。

在編程過(guò)程中，我們經(jīng)常遇到這樣的場(chǎng)景：登錄校驗(yàn)，權(quán)限校驗(yàn)，日志記錄等，這些功能代碼在各個(gè)環(huán)節(jié)都可能需要，但又十分雷同，通過(guò)裝飾器來(lái)抽象、剝離這部分代碼可以很好解決這類場(chǎng)景。

裝飾器是什么？

要理解Python的裝飾器，首先我們先理解一下Python的函數(shù)對(duì)象。我們知道，在Python里一切都是對(duì)象，函數(shù)也不例外，函數(shù)是第一類對(duì)象（first-class objects），它可以賦值給變量，也可以作為list的元素，還可以作為參數(shù)傳遞給其它函數(shù)。

函數(shù)可以被變量引用

定義一個(gè)簡(jiǎn)單的函數(shù)：

def say_hi():
    print('Hi!')
say_hi()# Output: Hi!

我們可以通過(guò)另外一個(gè)變量say_hi2來(lái)引用say_hi函數(shù)：

say_hi2 = say_hi
print(say_hi2)# Output: <function say_hi at 0x7fed671c4378>say_hi2()# Output: Hi!

上面的語(yǔ)句中say_hi2 和 say_hi 指向了同樣的函數(shù)定義，二者的執(zhí)行結(jié)果也相同。

函數(shù)可以作為參數(shù)傳遞給其它函數(shù)

def say_more(say_hi_func):
    print('More')
    say_hi_func()
say_more(say_hi)# Output:#     More#     Hi

在上面的例子中，我們把say_hi函數(shù)當(dāng)做參數(shù)傳遞給say_more函數(shù)，say_hi 被變量 say_hi_func 引用。

函數(shù)可以定義在其它函數(shù)內(nèi)部

def say_hi():
    print('Hi!')    def say_name():
        print('Tom')
    say_name()
say_hi()# Output:#     Hi!#     Tomsay_name() # 報(bào)錯(cuò)

上述代碼中，我們?cè)趕ay_hi()函數(shù)內(nèi)部定義了另外一個(gè)函數(shù)say_name()。say_name()只在say_hi函數(shù)內(nèi)部可見(jiàn)（即，它的作用域在say_hi函數(shù)內(nèi)部)，在say_hi外包調(diào)用時(shí)就會(huì)出錯(cuò)。

函數(shù)可以返回其它函數(shù)的引用

def say_hi():
    print('Hi!')    def say_name():
        print('Tom')    return say_name
say_name_func = say_hi()# 打印Hi!，并返回say_name函數(shù)對(duì)象# 并賦值給say_name_funcsay_name_func()# 打印 Tom

上面的例子，say_hi函數(shù)返回了其內(nèi)部定義的函數(shù)say_name的引用。這樣在say_hi函數(shù)外部也可以使用say_name函數(shù)了。

前面我們理解了函數(shù)，這有助于我們接下來(lái)弄明白裝飾器。

裝飾器(Decorator)

裝飾器是可調(diào)用對(duì)象(callable objects)，它用來(lái)修改函數(shù)或類。
可調(diào)用對(duì)象就是可以接受某些參數(shù)并返回某些對(duì)象的對(duì)象。Python里的函數(shù)和類都是可調(diào)用對(duì)象。

函數(shù)裝飾器，就是接受函數(shù)作為參數(shù)，并對(duì)函數(shù)參數(shù)做一些包裝，然后返回增加了包裝的函數(shù)，即生成了一個(gè)新函數(shù)。

讓我們看看下面這個(gè)例子：

def decorator_func(some_func):
  # define another wrapper function which modifies some_func
  def wrapper_func():
    print("Wrapper function started")
    
    some_func()
    
    print("Wrapper function ended")    
  return wrapper_func # Wrapper function add something to the passed function and decorator returns the wrapper function
    def say_hello():
  print ("Hello")
  
say_hello = decorator_func(say_hello)
say_hello()# Output:#  Wrapper function started#  Hello#  Wrapper function ended

上面例子中，decorator_func 就是定義的裝飾器函數(shù)，它接受some_func作為參數(shù)。它定義了一個(gè)wrapper_func函數(shù)，該函數(shù)調(diào)用了some_func但也增加了一些自己的代碼。

上面代碼中使用裝飾器的方法看起來(lái)有點(diǎn)復(fù)雜，其實(shí)真正的裝飾器的Python語(yǔ)法是這樣的：

裝飾器的Python語(yǔ)法

@decorator_funcdef say_hi():
    print 'Hi!'

@ 符合是裝飾器的語(yǔ)法糖，在定義函數(shù)say_hi時(shí)使用，避免了再一次的賦值語(yǔ)句。
上面的語(yǔ)句等同于：

def say_hi():
    print 'Hi!'say_hi = decorator_func(say_hi)

裝飾器的順序

@a@b@cdef foo():
    print('foo')# 等同于：foo = a(b(c(foo)))

帶參數(shù)函數(shù)的裝飾器

def decorator_func(some_func):
    def wrapper_func(*args, **kwargs):
        print("Wrapper function started")
        some_func(*args, **kwargs)
        print("Wrapper function ended")    
    return wrapper_func@decorator_func    def say_hi(name):
    print ("Hi!" + name)

上面代碼中，say_hi函數(shù)帶有一個(gè)參數(shù)。通常情況下，不同功能的函數(shù)可以有不同類別、不同數(shù)量的參數(shù)，在寫wrapper_func的時(shí)候，我們不確定參數(shù)的名稱和數(shù)量，可以通過(guò)*args 和 **kwargs 來(lái)引用函數(shù)參數(shù)。

帶參數(shù)的裝飾器

不僅被裝飾的函數(shù)可以帶參數(shù)，裝飾器本身也可以帶參數(shù)。參考下面的例子：

def use_logging(level):
    def decorator(func):
        def wrapper(*args, **kwargs):
            if level == "warn":
                logging.warn("%s is running" % func.__name__)            return func(*args)        return wrapper    return decorator@use_logging(level="warn")def foo(name='foo'):
    print("i am %s" % name)

簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，帶參數(shù)的裝飾器就是在沒(méi)有參數(shù)的裝飾器外面再嵌套一個(gè)參數(shù)的函數(shù)，該函數(shù)返回那個(gè)無(wú)參數(shù)裝飾器即可。

類作為裝飾器

前面我們提到裝飾器是可調(diào)用對(duì)象。在Python里面，除了函數(shù)，類也是可調(diào)用對(duì)象。使用類裝飾器，優(yōu)點(diǎn)是靈活性大，高內(nèi)聚，封裝性。通過(guò)實(shí)現(xiàn)類內(nèi)部的__call__方法，當(dāng)使用 @ 語(yǔ)法糖把裝飾器附加到函數(shù)上時(shí)，就會(huì)調(diào)用此方法。

class Foo(object):
    def __init__(self, func):
    self._func = funcdef __call__(self):
    print ('class decorator runing')
    self._func()    print ('class decorator ending')@Foodef say_hi():
    print('Hi!')
say_hi()# Output:# class decorator running# Hi!# class decorator ending

functools.wraps

使用裝飾器極大地復(fù)用了代碼，但是他有一個(gè)缺點(diǎn)就是原函數(shù)的元信息不見(jiàn)了，比如函數(shù)的docstring、__name__、參數(shù)列表，先看看下面例子：

def decorator_func(some_func):
    def wrapper_func(*args, **kwargs):
        print("Wrapper function started")
        some_func(*args, **kwargs)
        print("Wrapper function ended")    
    return wrapper_func@decorator_func    def say_hi(name):
    '''Say hi to somebody'''
    print ("Hi!" + name)
print(say_hi.__name__)  # Output: wrapper_funcprint(say_hi.__doc__)   # Output: None

可以看到，say_hi函數(shù)被wrapper_func函數(shù)取代，它的__name__ 和 docstring 也自然是wrapper_func函數(shù)的了。
不過(guò)不用擔(dān)心，Python有functools.wraps，wraps本身也是一個(gè)裝飾器，它的作用就是把原函數(shù)的元信息拷貝到裝飾器函數(shù)中，使得裝飾器函數(shù)也有和原函數(shù)一樣的元信息。

from functools import wrapsdef decorator_func(some_func):    @wraps(func)
    def wrapper_func(*args, **kwargs):
        print("Wrapper function started")
        some_func(*args, **kwargs)
        print("Wrapper function ended")    
    return wrapper_func@decorator_func    def say_hi(name):
    '''Say hi to somebody'''
    print ("Hi!" + name)
print(say_hi.__name__)  # Output: say_hiprint(say_hi.__doc__)   # Output: Say hi to somebody

類的內(nèi)置裝飾器

類屬性@property
靜態(tài)方法@staticmethod
類方法@classmethod

通常，我們需要先實(shí)例化一個(gè)類的對(duì)象，再調(diào)用其方法。
若類的方法使用了@staticmethod或@classmethod，就可以不需要實(shí)例化，直接類名.方法名()來(lái)調(diào)用。
從使用上來(lái)看，@staticmethod不需要指代自身對(duì)象的self或指代自身類的cls參數(shù)，就跟使用普通函數(shù)一樣。@classmethod不需要self參數(shù)，但第一個(gè)參數(shù)必須是指代自身類的cls參數(shù)。如果在@staticmethod中要調(diào)用到這個(gè)類的一些屬性方法，只能直接類名.屬性名，或類名.方法名的方式。
而@classmethod因?yàn)槌钟衏ls參數(shù)，可以來(lái)調(diào)用類的屬性，類的方法，實(shí)例化對(duì)象等。

總結(jié)

通過(guò)認(rèn)識(shí)Python的函數(shù)，我們逐步弄清了裝飾器的來(lái)龍去脈。裝飾器是代碼復(fù)用的好工具，在編程過(guò)程中可以在適當(dāng)?shù)膱?chǎng)景用多多使用。

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