Python装饰器详解

Shun

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本文发于我的个人博客：Python装饰器

在Python里面，函数可以作为参数传入一个函数，函数也可以复制给变量，通过变量调用函数。装饰器可以扩展一个函数的功能，为函数做一个装饰器注解，可以把装饰器里面定义的功能于所有函数提前执行，提升代码的复用程度。
现在有这么个场景。

打卡
互联网公司里面有各种员工，程序员，前台...，程序员在打开电脑前，需要打卡，前台要早点来开门（我也不清楚，谁开门，这里假定，前台开门），前台开门前也需要打卡。也就是说，打卡是所有员工的最先的公共动作，那么可以把打卡这个功能抽出来作为公共逻辑。

普通函数调用方法
自然想到，可以实现如下。

di(f):
  print('%s 打卡,滴...' % f.__name__)
  return f()
def boot():
  print('开机')
def open():
  print('开门')
if __name__ == '__main__':
  """
  程序员开机之前，前台开门之前，都需要先在门外指纹机打卡。
  """
  di(boot)
  di(open)

定义了一个函数di(f)，可以打印f.__name__即f的函数名信息，同时返回f()的执行结果。
注意：__name__如果作为模块导入，module.__name__就是模块自己的名字，如果模块自己作为脚本执行，返回__main__。
执行结果：

打卡,滴...
开机
open 打卡,滴...
开门

这样设计，如果有很多函数都要调用，就很麻烦，那么装饰器就排上了用场。

简单装饰器 与 @语法糖
装饰器：在代码运行期间动态增加功能的方式，称之为“装饰器”（Decorator）。
简单装饰器
定义一个di(f)方法，还是把要执行的逻辑的函数作为参数传入，里面定义一个wrapper函数，返回值是f的执行结果。
在if __name__ == '__main__':里面，调用了这个装饰器，不修改定义好了的函数，在运行期间动态添加功能"打卡"。

functools
# 简单装饰器
def di(f):
  """
  程序员开机之前，前台开门之前，都需要先在门外指纹机打卡。
  :param f: 传入一个函数
  :return:
  """
  # 把原始函数的__name__等属性复制到wrapper()
  @functools.wraps(f)
  def wrapper():
    print('%s 打卡,滴...' % f.__name__)
    return f()
  return wrapper
def boot():
  print('开机')
def open():
  print('开门')
if __name__ == '__main__':
  # 第一种，简单装饰器
  a = di(boot)
  a1 = di(open)
  print(a.__name__) # 结果wrapper 加@functools.wraps(f)后结果为 boot
  a()
  a1()

di(boot)的返回值a就是wrapper函数，通过a()就调用了wrapper函数，得到boot的返回值。同理，di(open)一样。
结果

boot 打卡,滴...
开机
open 打卡,滴...
开门

由于di(boot)的返回值a就是wrapper函数，那么print(a.__name__)的结果就理所当然是是wrapper，我们希望是boot，怎么办，functools.wraps(f)这个注解可以把原始函数boot的__name__等属性复制到wrapper()，把这行代码注释也能运行，那么print(a.__name__)的结果就是wrapper。
第二种，@ 语法糖
通过@语法糖，也能将装饰器应用于函数上面，推荐。

functools
def di(f):
  """
  程序员开机之前，前台开门之前，都需要先在门外指纹机打卡。
  :param f: 传入一个函数
  :return:
  """
  # 把原始函数的__name__等属性复制到wrapper()
  @functools.wraps(f)
  def wrapper():
    print('%s 打卡,滴...' % f.__name__)
    return f()
  return wrapper
# @ 语法糖
@di
def boot2():
  print('开机')
@di
def open2():
  print('开门')
if __name__ == '__main__':
  # 第二种，@ 语法糖
  boot2()
  open2()

@di标记相当于，a2 = di(boot2)  a2()。不用这么麻烦，因为加了@符号标记，直接用boot2()调用装饰器即可。
结果

2 打卡,滴...
开机
open2 打卡,滴...
开门

业务逻辑函数需要参数
业务逻辑函数可能需要参数，比如：

boot(name):
  print('%s 开机' % name)

那么，只需要将前面的装饰器修改为：

functools
# 业务逻辑函数需要参数
def di(f):
  """
  程序员开机之前，前台开门之前，都需要先在门外指纹机打卡。
  :param f: 传入一个函数
  :return:
  """
  # 把原始函数的__name__等属性复制到wrapper()
  @functools.wraps(f)
  def wrapper(*args, **kwargs):
    print('%s 打卡,滴...' % f.__name__)
    return f(*args, **kwargs)
  return wrapper
@di
def boot(name):
  print('%s 开机' % name)
if __name__ == '__main__':
  boot('keguang')

结果：

打卡,滴...
keguang 开机

给wrapper也加上*args, <strong>kwargs参数，在boot里面直接调用f(*args, </strong>kwargs)即可。顺便提一下：

• *args：可以传入一个数组参数
  
• **kwargs：可以传入一个k-v对参数
  

先后顺序对应，数组参数在前。举例：

f(*args, **kwargs):
  print('args=', args)
  print('kwargs=', kwargs)
print(f(1, 2, 3, a = 'a', b = 'b'))
# 结果
# args= (1, 2, 3)
# kwargs= {'a': 'a', 'b': 'b'}

带参数的装饰器
如果装饰器也带参数，比如现在如果某个员工早晨上班来得早&amp;lt; 9:00，咱可以做个表扬，那么相当于只需要在前面的di()外面套一层函数,di_args即可，在wrapper里面。使用这个参数

functools
# 带参数的装饰器
def di_args(time):
  def di(f):
    """
    程序员开机之前，前台开门之前，都需要先在门外指纹机打卡。
    :param f: 传入一个函数
    :return:
    """
    # 把原始函数的__name__等属性复制到wrapper()
    @functools.wraps(f)
    def wrapper(*args, **kwargs):
      if time < '9:00':
        print('来的真早，很棒。。。')
      print('%s 打卡,滴...' % f.__name__)
      return f(*args, **kwargs)
    return wrapper
  return di
@di_args('8:00')
def boot(name):
  print('%s 开机' % name)
if __name__ == '__main__':
  boot('keguang')

参数在@di_args('8:00')传入即可，有点像java里面的注解。最后还是通过boot('keguang')调用即可，结果：

来的真早，很棒。。。
boot 打卡,滴...
keguang 开机

类装饰器
类装饰器主要依靠类的__call__方法，当使用 @ 形式将装饰器附加到函数上时，就会调用此方法。

# 类装饰器
class di(object):
  def __init__(self, f):
    self._f = f
  def __call__(self, *args, **kwargs):
    print('decorator start...')
    self._f()
    print('decorator end...')
@di
def boot():
  print('开机')
if __name__ == '__main__':
  boot()

加上@di装饰器标识，会用boot去实例化di类，然后执行__call__函数，object表示这个类可以传入任何类型参数。
运行结果

start...
开机
decorator end...

装饰器有一个典型的应用场景就是打log日志，如果所有逻辑都需要日志记录程序的运行状况，那么可以对这些逻辑(函数)加日志模块装饰器，就能达到相应目的。

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