想理解Python的decorator首先要知道在Python中函數也是一個對象，所以你可以
- 將函數復制給變量
- 將函數當做參數
- 返回一個函數
函數在Python中給變量的用法一樣也是一等公民，也就是高階函數(High Order Function)。所有的魔法都是由此而來。
1，起源
我們想在函數login中輸出調試信息，我們可以這樣做
def login():
print('in login')
def printdebug(func):
print('enter the login')
func()
print('exit the login')
printdebug(login)
這個方法討厭的是每次調用login是，都通過printdebug來調用，但畢竟這是可行的。
2，讓代碼變得優美一點
既然函數可以作為返回值，可以賦值給變量，我們可以讓代碼優美一點。
def login():
print('in login')
def printdebug(func):
def __decorator():
print('enter the login')
func()
print('exit the login')
return __decorator #function as return value
debug_login = printdebug(login) #function assign to variable
debug_login() #execute the returned function
這樣我們每次只要調用debug_login就可以了，這個名字更符合直覺。我們將原先的兩個函數printdebug和login綁定到一起，成為debug_login。這種耦合叫內聚:-)。
3，讓代碼再優美一點
printdebug和login是通過debug_login = printdebug(login)這一句來結合的，這一句似乎也是多余的，能不能在定義login是加個標注，從而將printdebug和login結合起來？
上面的代碼從語句組織的角度來講很難再優美了，Python的解決方案是提供一個語法糖(Syntax Sugar)，用一個@符號來結合它們。
def printdebug(func):
def __decorator():
print('enter the login')
func()
print('exit the login')
return __decorator
@printdebug #combine the printdebug and login
def login():
print('in login')
login() #make the calling point more intuitive
可以看出decorator就是一個：使用函數作參數並且返回函數的函數。通過改進我們可以得到：
- 更簡短的代碼，將結合點放在函數定義時
- 不改變原函數的函數名
在Python解釋器發現login調用時，他會將login轉換為printdebug(login)()。也就是說真正執行的是__decorator這個函數。
4，加上參數
1，login函數帶參數
login函數可能有參數，比如login的時候傳人user的信息。也就是說，我們要這樣調用login：
login(user)
Python會將login的參數直接傳給__decorator這個函數。我們可以直接在__decorator中使用user變量：
def printdebug(func):
def __decorator(user): #add parameter receive the user information
print('enter the login')
func(user) #pass user to login
print('exit the login')
return __decorator
@printdebug
def login(user):
print('in login:' + user)
login('jatsz') #arguments:jatsz
我們來解釋一下login(‘jatsz’)的調用過程：
[decorated] login(‘jatsz’) => printdebug(login)(‘jatsz’) => __decorator(‘jatsz’) => [real] login(‘jatsz’)
2，裝飾器本身有參數
我們在定義decorator時，也可以帶入參數，比如我們這樣使用decorator，我們傳入一個參數來指定debug level。
@printdebug(level=5)
def login
pass
為了給接收decorator傳來的參數，我們在原本的decorator上在包裝一個函數來接收參數：
def printdebug_level(level): #add wrapper to recevie decorator's parameter
def printdebug(func):
def __decorator(user):
print('enter the login, and debug level is: ' + str(level)) #print debug level
func(user)
print('exit the login')
return __decorator
return printdebug #return original decorator
@printdebug_level(level=5) #decorator's parameter, debug level set to 5
def login(user):
print('in login:' + user)
login('jatsz')
我們再來解釋一下login(‘jatsz’)整個調用過程：
[decorated]login(‘jatsz’) => printdebug_level(5) => printdebug[with closure value 5](login)(‘jatsz’) => __decorator(‘jatsz’)[use value 5] => [real]login(‘jatsz’)
5，裝飾有返回值的函數
有時候login會有返回值，比如返回message來表明login是否成功。
login_result = login(‘jatsz’)
我們需要將返回值在decorator和調用函數間傳遞：
def printdebug(func):
def __decorator(user):
print('enter the login')
result = func(user) #recevie the native function call result
print('exit the login')
return result #return to caller
return __decorator
@printdebug
def login(user):
print('in login:' + user)
msg = "success" if user == "jatsz" else "fail"
return msg #login with a return value
result1 = login('jatsz');
print result1 #print login result
result2 = login('candy');
print result2
我們解釋一下返回值的傳遞過程：
...omit for brief…[real][msg from login(‘jatsz’) => [result from]__decorator => [assign to] result1
6，應用多個裝飾器
我們可以對一個函數應用多個裝飾器，這時我們需要留心的是應用裝飾器的順序對結果會產生。影響比如：
def printdebug(func):
def __decorator():
print('enter the login')
func()
print('exit the login')
return __decorator
def others(func): #define a other decorator
def __decorator():
print '***other decorator***'
func()
return __decorator
@others #apply two of decorator
@printdebug
def login():
print('in login:')
@printdebug #switch decorator order
@others
def logout():
print('in logout:')
login()
print('---------------------------')
logout()
我們定義了另一個裝飾器others，然后我們對login函數和logout函數分別應用這兩個裝飾器。應用方式很簡單，在函數定義是直接用兩個@@就可以了。我們看一下上面代碼的輸出：
$ python deoc.py ***other decorator*** enter the login in login: exit the login --------------------------- enter the login ***other decorator*** in logout: exit the login
我們看到兩個裝飾器都已經成功應用上去了，不過輸出卻不相同。造成這個輸出不同的原因是我們應用裝飾器的順序不同。回頭看看我們login的定義，我們是先應用others，然后才是printdebug。而logout函數真好相反，發生了什么？如果你仔細看logout函數的輸出結果，可以看到裝飾器的遞歸。從輸出可以看出：logout函數先應用printdebug，打印出“enter the login”。printdebug的__decorator調用中間應用了others的__decorator，打印出“***other decorator***”。其實在邏輯上我們可以將logout函數應用裝飾器的過程這樣看（偽代碼）：
@printdebug #switch decorator order
(
@others
(
def logout():
print('in logout:')
)
)
我們解釋一下整個遞歸應用decorator的過程：
[printdebug decorated]logout() =>
printdebug.__decorator[call [others decorated]logout() ] =>
printdebug.__decorator.other.__decorator[call real logout]
7，靈活運用
什么情況下裝飾器不適用？裝飾器不能對函數的一部分應用，只能作用於整個函數。
login函數是一個整體，當我們想對部分函數應用裝飾器時，裝飾器變的無從下手。比如我們想對下面這行語句應用裝飾器：
msg = "success" if user == "jatsz" else "fail"
怎么辦？
一個變通的辦法是“提取函數”，我們將這行語句提取成函數，然后對提取出來的函數應用裝飾器：
def printdebug(func):
def __decorator(user):
print('enter the login')
result = func(user)
print('exit the login')
return result
return __decorator
def login(user):
print('in login:' + user)
msg = validate(user) #exact to a method
return msg
@printdebug #apply the decorator for exacted method
def validate(user):
msg = "success" if user == "jatsz" else "fail"
return msg
result1 = login('jatsz');
print result1
來個更加真實的應用，有時候validate是個耗時的過程。為了提高應用的性能，我們會將validate的結果cache一段時間(30 seconds)，借助decorator和上面的方法，我們可以這樣實現：
import time
dictcache = {}
def cache(func):
def __decorator(user):
now = time.time()
if (user in dictcache):
result,cache_time = dictcache[user]
if (now - cache_time) > 30: #cache expired
result = func(user)
dictcache[user] = (result, now) #cache the result by user
else:
print('cache hits')
else:
result = func(user)
dictcache[user] = (result, now)
return result
return __decorator
def login(user):
print('in login:' + user)
msg = validate(user)
return msg
@cache #apply the cache for this slow validation
def validate(user):
time.sleep(5) #simulate 10 second block
msg = "success" if user == "jatsz" else "fail"
return msg
result1 = login('jatsz'); print result1
result2 = login('jatsz'); print result2 #this login will return immediately by hit the cache
result3 = login('candy'); print result3
Reference：
http://stackoverflow.com/questions/739654/understanding-python-decorators --Understanding Python decorators
http://www.cnblogs.com/rhcad/archive/2011/12/21/2295507.html --Python裝飾器學習（九步入門）
http://www.python.org/dev/peps/pep-0318/ --PEP 318 -- Decorators for Functions and Methods