今天我们来聊一聊装饰器,什么是装饰器呢?

举个例子:早上你一丝不挂的起来,想今天要穿什么衣服来装扮一下自己。这里衣服就相当于装饰器,而你赤裸裸的身体就是要被装饰的函数或者是类。

函数装饰器

Python装饰器是非常不错的特性,熟练掌握装饰器会让你的编程思路更加宽广,程序也更加pythonic。下面就让我们一起来探讨一下python的装饰器吧。

装饰器的存在是为了适用两个场景,一个是增强被装饰函数的行为,另一个是代码重用。

先看一个例子,直观的感受一下:

1 importtime2
3 defout_wrapper(func):4
5 definner_wrapper():6
7 start_time =time.time()8
9 func()10
11 stop_time =time.time()12
13 print('Used time {}'.format(stop_time-start_time))14
15 returninner_wrapper16
17 @out_wrapper18
19 deftest1():20
21 time.sleep(1)22
23 print('I am test1!')

输出:

1 I am test1!2 Used time 1.0000572204589844

这个装饰器是用来计算函数执行时间的。原本test1函数只是休眠1秒,然后输出字符串,但是在使用装饰器(out_wrapper)后,它的功能多了一项:输出执行时间。 这是一个最简单的装饰器,实现了 “增强被装饰函数的行为”。而我们需要思考的是为什么装饰器是这个样子的? 那是因为行为良好的装饰器必须要遵守两个原则:

1、不能修改被装饰函数的代码;

2、不能修改被装饰函数的调用方式;

这并不难以理解,因为在生产环境中如果我们要给某个函数添加功能,最好不要修改该函数的源码,因为可能造成意想不到的影响,或者这个代码是一个大神写的,你根本不知从何改起;同时你也不能修改其调用方式,因为你不知道程序中有多少地方调用了此函数。

那么我们从函数和函数名说起吧。

1 deffunc(name):2
3 print('I am {}!'.format(name))4
5 func('li')6
7 y =func8
9 y('liu')

输出:

1 I am li!2 I am liu!

定义函数func,调用函数func,将函数名func赋值给y,调用y。y=func 表明:函数名可以赋值给变量,并且并不影响调用。

这其实和整数、数字是一样的:

1 a = 1
2 b =a
3 print(a, b)

明白了这一点,下面再说说高阶函数: 高阶函数满足如下两个条件中的任意一个: a. 可以接收函数名作为实参; b. b.返回值中可以包含函数名;

其实python标准库中的map和filter等函数就是高阶函数。

1 l = [1, 2, 4]2
3 r = map(lambda x: x*3, l)4
5 for i inr:6
7 print(i)

自定义一个能返回函数的函数,也是高阶函数

1 deff(l):2
3 return map(lambda x: x*5, l)4
5 a =f(l)6
7 for i ina:8
9 print(i)

有了这些基础,我们就可以尝试实现一下类似装饰器的功能了。

1 defout(func):2
3 print('Add a function.')4
5 returnfunc6
7 deftest1():8
9 time.sleep(1)10
11 print('I am test1!')12
13 temp =out(test1)14
15 temp()

输出:

1 Add a function.
2 I am test1!

还是第一个例子中的test1函数,我们定义了一个函数out,out接收一个函数名然后直接返回该函数名。这样,我们实现了不修改原函数test1,并且添加了一个新功能的需求,但是缺陷就是调用方式改变了。如何解决这个问题呢?其实很简单,相信 a = a * 3 这样的表达式我们都见过,那么上述代码中的temp = out(test1) 同样可以修改为 test1 = out(test1),这样我们就完美的解决了问题:既添加了新功能又没有修改原函数和其调用方式。修改后的代码如下:

1 defout(func):2
3 print('Add a function.')4
5 returnfunc6
7 deftest1():8
9 time.sleep(1)10
11 print('I am test1!')12
13 test1 =out(test1)14
15 test1()

只是美中不足的事每次需要使用装饰器的时候,都要在写一句类似test1 = out(test1) 的代码。python为了简化这种情况,提供了一个语法糖@,在每个被装饰的函数上方使用这个语法糖就可以省掉这一句代码test1 = out(test1)。如下:

1 defout(func):2
3 print('Add a function.')4
5 returnfunc6
7 @out8
9 deftest1():10
11 time.sleep(1)12
13 print('I am test1!')14
15 #test1 = out(test1)
16
17 test1()

至此,我们搞清楚了装饰器的工作原理,但是对比开篇的例子,还是有些不一样。这又是为什么呢? 开篇例子实现的是输出被装饰函数的执行时间,那么必须在函数执行之前记录一下时间,函数执行之后记录一下时间,这样才能计算出函数的执行时间,但是我们现在是直接返回了函数名,这样函数调用后我们就没办法做任何事情了,所以此时我们需要在嵌套一层函数,将实现额外功能的部分写在内层函数中,然后将这个内层函数返回即可。这也是为什么装饰器都是嵌套函数的原因。 另外,开篇的例子并没有返回值,也没有参数,要对既有参数又有返回值的函数进行装饰的话,还需要进一步完善。 能够处理返回值的装饰器:

1 importtime2
3 defout_wrapper(func):4
5 definner_wrapper():6
7 start_time =time.time()8
9 result =func()10
11 stop_time =time.time()12
13 print('Used time {}'.format(stop_time -start_time))14
15 returnresult16
17 returninner_wrapper18
19 @out_wrapper20
21 deftest1():22
23 time.sleep(1)24
25 print('I am {test1}!')26
27 return 'test1 return'
28
29 x =test1()30
31 print(x)

输出:

1 I am {test1}!2 Used time 1.0000572204589844
3 test1 return

能够处理参数的装饰器:

1 defout_wrapper(func):2
3 def inner_wrapper(*args, **kwargs):4
5 start_time =time.time()6
7 result = func(*args, **kwargs)8
9 stop_time =time.time()10
11 print('Used time {}'.format(stop_time -start_time))12
13 returnresult14
15 returninner_wrapper16
17 @out_wrapper18
19 deftest1(args):20
21 time.sleep(1)22
23 print('I am {}!'.format(args))24
25 return 'test1 return'
26
27 x = test1('li')28
29 y = test1('liu')30
31 print(x, y)

输出:

1 I am li!2 Used time 1.0000569820404053
3 I am liu!4 Used time 1.0000572204589844
5 test1 return test1 return

总结:装饰器的本质是函数,其参数是另一个函数(被装饰的函数)。 装饰器通常会额外处理被装饰的函数,然后把它返回,或者将其替换成另一个函数或可调用对象。行为良好的装饰器可以重用,以减少代码量。