一文搞懂Python知识难点------装饰器

1、装饰器的本质

装饰器本质上是一个闭包函数，可以让其它函数在不需要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。

• 闭包函数

  1）必须是嵌套函数，即外函数中定义了一个内函数；

  2）内函数引用了外函数作用域中（注意：非全局）的变量；

  3）外函数的返回值是内函数的引用；

  4）检测函数是否为闭包函数：function.__closure__，是闭包，返回一个cell，不是闭包，返回None；

• 函数

  1）什么是函数：组织好的、可重复使用的，用来实现单一或相关联功能的代码段；

  2）函数的优点：函数能提高应用的模块性和代码的重复利用率；

  3）函数的定义：使用def关键字；

  def func():
      print("Hello, World!") 

  4）函数的参数：根据函数在定义时和调用时，函数的参数有不同的概念；

  • 定义时：位置参数、默认参数、不定长参数；

  def func(a, b=0, *args, **kwargs): print(f"位置参数：{a}") print(f"默认参数：{b}") print(f"不定长参数：元组{args}，字典{kwargs}") 

  • 调用时：必备参数（必须传）、关键字参数（可传可不传）、不定长参数（可传可不传）；

  func("Hello")                            # "Hello" >> a
  func("Hello", b=1)                    # "Hello" >> a, 1 >> b func("Hello", 2) # "Hello" >> a, 2 >> b func("Hello", 2, 3, c="World") # "Hello" >> a, 2 >> b, 3 >> *args, c="World" >> **kwargs 

  5）匿名函数：使用lambda关键字，只是一个表达式，不是代码块，逻辑有限；

  add = lambda a, b: a + b
  

  6）变量作用域：LEGB；

  • L：Local，局部作用域；
  • E：Enclosing，闭包函数外的函数中；
  • G：Global，全局作用域；
  • B：Built-in，内建作用域；

  7）有关函数的几个概念；

  • 函数即变量：函数可作为参数，也可作为返回值；
  • 高阶函数：以函数作为参数或返回值的函数，内置函数map()、filter()、functools包中的reduce()；
  • 嵌套函数：函数里定义函数；
  • 嵌套函数中变量的生命周期：正常情况下，一个函数运行结束，函数所有局部对象都会被回收，释放内存。但是闭包是一种特殊情况。闭包中，如果外函数在结束时，外函数作用域中的临时变量被内函数调用，外函数就会将该变量绑定给内函数，然后再结束；

2、装饰器应满足条件

• 给被装饰函数添加新的功能；
• 不能改变被装饰函数的代码；
• 不能改变被装饰函数的调用方式；

3、装饰器的应用场景

• 插入日志；
• 性能测试；
• 事务处理；
• 缓存、权限校验；

4、装饰器的固定格式

• 格式1

  def decorator(func):                          # decorator函数中嵌套了inner函数 def inner(*args, **kwargs): """something before func""" f = func(*args, **kwargs) # 内函数inner调用了外函数decorator作用域中的变量func """something after func""" return f return inner # 外函数decorator的返回值是inner（对内函数inner的引用） 

• 格式2

  from functools import wraps
  
  
  def decorator(func):  @wraps def wrapper(*args, **kwargs): return func(*args, **kwargs) return wrapper 

5、装饰器的演进

• 将被装饰的函数显式传入装饰器，被装饰函数没有参数和返回值；

  import time
  
  
  def func(): print("I'm func.") def timer(f): def inner(): start = time.time() f() end = time.time() print(end - start) return inner func = timer(func) # 将函数func作为参数传递给timer装饰器，将返回结果赋值给变量func func() # func()，即执行了func 

• 将被装饰函数放在语法糖下一行，被装饰函数不带参数，没有返回值；

  import time
  
  
  def timer(f): def inner(): start = time.time() f() end = time.time() print(end - start) return inner @timer # @timer被称为语法糖，等价于func=timer(func) def func(): print("I'm func.") func() 

• 将被装饰函数放在语法糖下一行，被装饰函数带1个参数，没有返回值；

  import time
  
  
  def timer(f): def inner(i): start = time.time() f(i) end = time.time() print(end - start) return inner @timer def func(x): print(x) func("Hello, World!") 

• 将被装饰函数放在语法糖下一行，被装饰函数带2个参数，没有返回值；

  import time
  
  
  def timer(f): def inner(*args, **kwargs): start = time.time() f(*args, **kwargs) end = time.time() print(end - start) return inner @timer def func(x, y): print(f"The first argument is {x}, the second is {y}.") func(2, 24) 

• 将被装饰函数放在语法糖下一行，被装饰函数带多个参数，有返回值；

  import time
  
  
  def timer(f): def inner(*args, **kwargs): start = time.time() r = f(*args, **kwargs) end = time.time() print(end - start) return r return inner @timer def func(x, y, z=3): print(f"Arguments are {}、{} and {}.") return 'Over' func(1, 2, z=3) print(func(1, 2, z=3)) 

• 带参数的装饰器，被装饰函数不带参数，没有返回值；

  def outer(flag):
      def decorator(f): def inner(*args, **kwargs): if flag: print("Ahead func") r = f(*args, **kwargs) if flag: print("After func") return r return inner return decorator @outer(True) def func(): print("Hello, World!") func() 

• 多个装饰器装饰同一个函数，被装饰函数不带参数，没有返回值；

  def decorator1(f):
      def inner(): print('Decorator1, before f') f() print('Decorator1, after f') return inner def decorator2(f): def inner(): print('Decorator2, before f') f() print('Decorator2, after f') return inner @decorator2 @decorator1 def func(): print("I'm func.") 

6、装饰器的总结

Python中的装饰器一共有4种类型：函数装饰函数、函数装饰类、类装饰函数、类装饰类；

• 函数装饰函数：函数作为参数被传入装饰器函数中；

  def decorator(f):
      def inner(*args, **kwargs): print(f"function name: {f.__name__}") r = f(*args, **kwargs) return r return inner @decorator # @decorator 等价于 addition=decorator(addition) def addition(x, y): return x + y print(addition(3, 7)) 

• 函数装饰类：类作为参数被传入装饰器函数中；

  def decorator(cls):
      def inner(*args, **kwargs): print(f"class name: {cls.__name__}") return cls(*args, **kwargs) return inner @decorator # @decorator 等价于 Func=decorator(Func) class Func: def __init__(self, item): self.item = item def func(self): print(f"self.a = {self.a}") f = Func('Hello, World!') f.func() 

• 类装饰函数：函数作为参数被传入装饰器类中；

  class Decorator:
      def __init__(self, f): self.f = f def __call__(self, item): print(f"function name: {self.f.__name__}") return self.f(item) @Decorator # @Decorator 等价于 func = Decorator(func).__call__ def func(i): return i print(func("Hello, World!")) 

• 类装饰类：类作为参数被传入装饰器类中；

  class Decorator:
      def __init__(self, cls): self.cls = cls def __call__(self, item): print(f"class name: {self.cls.__name__}") return self.cls(item) @Decorator # @Decorator 等价于 Func = Decorator(Func).__call__ class Func: def __init__(self, v): self.v = v def func(self): print(self.v) f = Func("Hello, World!") f.func()