恶补了 Python 装饰器的六种写法，你随便问~

雨点打透心脏的1/2处 2022-10-22 02:48 53阅读 0赞

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鸡

汤

我心素已闲，清川澹如此。

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**大家好，我是明哥。**

今天给大家分享一下关于装饰器的知识点，内容非常干，全程高能，认真吸收看完，一定会对装饰器有更深的理解。

## Hello，装饰器 ##

装饰器本质上是一个Python函数，它可以让其他函数在不需要做任何代码变动的前提下增加额外功能，装饰器的返回值也是一个函数对象。

它经常用于有切面需求的场景，比如：插入日志、性能测试、事务处理、缓存、权限校验等场景。

装饰器是解决这类问题的绝佳设计，有了装饰器，我们就可以抽离出大量与函数功能本身无关的雷同代码并继续重用。

装饰器的使用方法很固定

*  先定义一个装饰器（帽子）
 *  再定义你的业务函数或者类（人）
 *  最后把这装饰器（帽子）扣在这个函数（人）头上

就像下面这样子

# 定义装饰器
    def decorator(func):
        def wrapper(*args, **kw):
            return func()
        return wrapper
    
    # 定义业务函数并进行装饰
    @decorator
    def function():
        print("hello, decorator")

实际上，装饰器并不是编码必须性，意思就是说，你不使用装饰器完全可以，它的出现，应该是使我们的代码

*  更加优雅，代码结构更加清晰
 *  将实现特定的功能代码封装成装饰器，提高代码复用率，增强代码可读性

接下来，我将以实例讲解，如何编写出各种简单及复杂的装饰器。

## 第一种：普通装饰器 ##

首先咱来写一个最普通的装饰器，它实现的功能是：

*  在函数执行前，先记录一行日志
 *  在函数执行完，再记录一行日志

# 这是装饰器函数，参数 func 是被装饰的函数
    def logger(func):
        def wrapper(*args, **kw):
            print('我准备开始执行：{} 函数了:'.format(func.__name__))
    
            # 真正执行的是这行。
            func(*args, **kw)
    
            print('主人，我执行完啦。')
        return wrapper

假如，我的业务函数是，计算两个数之和。写好后，直接给它带上帽子。

@logger
    def add(x, y):
        print('{} + {} = {}'.format(x, y, x+y))

然后执行一下 add 函数。

add(200, 50)

来看看输出了什么？

我准备开始执行：add 函数了:
    200 + 50 = 250
    我执行完啦。

## 第二种：带参数的函数装饰器 ##

通过上面两个简单的入门示例，你应该能体会到装饰器的工作原理了。

不过，装饰器的用法还远不止如此，深究下去，还大有文章。今天就一起来把这个知识点学透。

回过头去看看上面的例子，装饰器是不能接收参数的。其用法，只能适用于一些简单的场景。不传参的装饰器，只能对被装饰函数，执行固定逻辑。

装饰器本身是一个函数，做为一个函数，如果不能传参，那这个函数的功能就会很受限，只能执行固定的逻辑。这意味着，如果装饰器的逻辑代码的执行需要根据不同场景进行调整，若不能传参的话，我们就要写两个装饰器，这显然是不合理的。

比如我们要实现一个可以定时发送邮件的任务（一分钟发送一封），定时进行时间同步的任务（一天同步一次），就可以自己实现一个 periodic\_task （定时任务）的装饰器，这个装饰器可以接收一个时间间隔的参数，间隔多长时间执行一次任务。

可以这样像下面这样写，由于这个功能代码比较复杂，不利于学习，这里就不贴了。

@periodic_task(spacing=60)
    def send_mail():
         pass
    
    @periodic_task(spacing=86400)
    def ntp()
        pass

那我们来自己创造一个伪场景，可以在装饰器里传入一个参数，指明国籍，并在函数执行前，用自己国家的母语打一个招呼。

# 小明，中国人
    @say_hello("china")
    def xiaoming():
        pass
    
    # jack，美国人
    @say_hello("america")
    def jack():
        pass

那我们如果实现这个装饰器，让其可以实现 `传参` 呢？

会比较复杂，需要两层嵌套。

def say_hello(contry):
        def wrapper(func):
            def deco(*args, **kwargs):
                if contry == "china":
                    print("你好!")
                elif contry == "america":
                    print('hello.')
                else:
                    return
    
                # 真正执行函数的地方
                func(*args, **kwargs)
            return deco
        return wrapper

来执行一下

xiaoming()
    print("------------")
    jack()

看看输出结果。

你好!
    ------------
    hello.

## 第三种：不带参数的类装饰器 ##

以上都是基于函数实现的装饰器，在阅读别人代码时，还可以时常发现还有基于类实现的装饰器。

基于类装饰器的实现，必须实现 `__call__` 和 `__init__`两个内置函数。  
`__init__` ：接收被装饰函数  
`__call__` ：实现装饰逻辑。

还是以日志打印这个简单的例子为例

class logger(object):
        def __init__(self, func):
            self.func = func
    
        def __call__(self, *args, **kwargs):
            print("[INFO]: the function {func}() is running..."\
                .format(func=self.func.__name__))
            return self.func(*args, **kwargs)
    
    @logger
    def say(something):
        print("say {}!".format(something))
    
    say("hello")

执行一下，看看输出

[INFO]: the function say() is running...
    say hello!

## 第四种：带参数的类装饰器 ##

上面不带参数的例子，你发现没有，只能打印`INFO`级别的日志，正常情况下，我们还需要打印`DEBUG` `WARNING`等级别的日志。这就需要给类装饰器传入参数，给这个函数指定级别了。

带参数和不带参数的类装饰器有很大的不同。

`__init__` ：不再接收被装饰函数，而是接收传入参数。  
`__call__` ：接收被装饰函数，实现装饰逻辑。

class logger(object):
        def __init__(self, level='INFO'):
            self.level = level
    
        def __call__(self, func): # 接受函数
            def wrapper(*args, **kwargs):
                print("[{level}]: the function {func}() is running..."\
                    .format(level=self.level, func=func.__name__))
                func(*args, **kwargs)
            return wrapper  #返回函数
    
    @logger(level='WARNING')
    def say(something):
        print("say {}!".format(something))
    
    say("hello")

我们指定`WARNING`级别，运行一下，来看看输出。

[WARNING]: the function say() is running...
    say hello!

## 第五种：使用偏函数与类实现装饰器 ##

绝大多数装饰器都是基于函数和闭包实现的，但这并非制造装饰器的唯一方式。

事实上，Python 对某个对象是否能通过装饰器（ `@decorator`）形式使用只有一个要求：**decorator 必须是一个“可被调用（callable）的对象**。

对于这个 callable 对象，我们最熟悉的就是函数了。

除函数之外，类也可以是 callable 对象，只要实现了`__call__` 函数（上面几个例子已经接触过了）。

还有容易被人忽略的偏函数其实也是 callable 对象。

接下来就来说说，如何使用 类和偏函数结合实现一个与众不同的装饰器。

如下所示，DelayFunc 是一个实现了 `__call__` 的类，delay 返回一个偏函数，在这里 delay 就可以做为一个装饰器。（以下代码摘自 Python工匠：使用装饰器的小技巧）

import time
    import functools
    
    class DelayFunc:
        def __init__(self,  duration, func):
            self.duration = duration
            self.func = func
    
        def __call__(self, *args, **kwargs):
            print(f'Wait for {self.duration} seconds...')
            time.sleep(self.duration)
            return self.func(*args, **kwargs)
    
        def eager_call(self, *args, **kwargs):
            print('Call without delay')
            return self.func(*args, **kwargs)
    
    def delay(duration):
        """
        装饰器：推迟某个函数的执行。
        同时提供 .eager_call 方法立即执行
        """
        # 此处为了避免定义额外函数，
        # 直接使用 functools.partial 帮助构造 DelayFunc 实例
        return functools.partial(DelayFunc, duration)

我们的业务函数很简单，就是相加

@delay(duration=2)
    def add(a, b):
        return a+b

来看一下执行过程

>>> add    # 可见 add 变成了 Delay 的实例
    <__main__.DelayFunc object at 0x107bd0be0>
    >>> 
    >>> add(3,5)  # 直接调用实例，进入 __call__
    Wait for 2 seconds...
    8
    >>> 
    >>> add.func # 实现实例方法
    <function add at 0x107bef1e0>

## 第六种：能装饰类的装饰器 ##

用 Python 写单例模式的时候，常用的有三种写法。其中一种，是用装饰器来实现的。

以下便是我自己写的装饰器版的单例写法。

instances = {}
    
    def singleton(cls):
        def get_instance(*args, **kw):
            cls_name = cls.__name__
            print('===== 1 ====')
            if not cls_name in instances:
                print('===== 2 ====')
                instance = cls(*args, **kw)
                instances[cls_name] = instance
            return instances[cls_name]
        return get_instance
    
    @singleton
    class User:
        _instance = None
    
        def __init__(self, name):
            print('===== 3 ====')
            self.name = name

可以看到我们用singleton 这个装饰函数来装饰 User 这个类。装饰器用在类上，并不是很常见，但只要熟悉装饰器的实现过程，就不难以实现对类的装饰。在上面这个例子中，装饰器就只是实现对类实例的生成的控制而已。

其实例化的过程，你可以参考我这里的调试过程，加以理解。

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