Python 裝飾器執行順序迷思

Table of Contents

• 1. 探究多個裝飾器執行順序
  • 1.1. 疑問
  • 1.2. 函數和函數調用的區別
  • 1.3. 裝飾器函數在被裝飾函數定義好后立即執行
  • 1.4. 疑問的解釋
• 2. 參考資料

裝飾器迷思值多個裝飾器執行順序

裝飾器是Python用於封裝函數或代碼的工具，網上可以搜到很多文章可以學習，我在這里要討論的是多個裝飾器執行順序的一個迷思。

疑問

大部分涉及多個裝飾器裝飾的函數調用順序時都會說明它們是自上而下的，比如下面這個例子:

def decorator_a(func):
    print 'Get in decorator_a'
    def inner_a(*args, **kwargs):
        print 'Get in inner_a'
        return func(*args, **kwargs)
    return inner_a

def decorator_b(func):
    print 'Get in decorator_b'
    def inner_b(*args, **kwargs):
        print 'Get in inner_b'
        return func(*args, **kwargs)
    return inner_b

@decorator_b
@decorator_a
def f(x):
    print 'Get in f'
    return x * 2

f(1)

上面代碼先定義里兩個函數: decotator_a, decotator_b, 這兩個函數實現的功能是，接收一個函數作為參數然后返回創建的另一個函數，在這個創建的函數里調用接收的函數(文字比代碼繞人)。最后定義的函數 f 采用上面定義的 decotator_a, decotator_b 作為裝飾函數。在當我們以1為參數調用裝飾后的函數 f 后， decotator_a, decotator_b 的順序是什么呢（這里為了表示函數執行的先后順序，采用打印輸出的方式來查看函數的執行順序）？

如果不假思索根據自下而上的原則來判斷地話，先執行 decorator_a 再執行 decorator_b , 那么會先輸出 Get in decotator_a, Get in inner_a 再輸出 Get in decotator_b , Get in inner_b 。然而事實並非如此。

實際上運行的結果如下:

Get in decorator_a
Get in decorator_b
Get in inner_b
Get in inner_a
Get in f

函數和函數調用的區別

為什么是先執行 inner_b 再執行 inner_a 呢？為了徹底看清上面的問題，得先分清兩個概念:函數和函數調用。上面的例子中 f 稱之為函數， f(1) 稱之為函數調用，后者是對前者傳入參數進行求值的結果。在Python中函數也是一個對象，所以 f 是指代一個函數對象，它的值是函數本身， f(1) 是對函數的調用，它的值是調用的結果，這里的定義下 f(1) 的值2。同樣地，拿上面的 decorator_a 函數來說，它返回的是個函數對象 inner_a ，這個函數對象是它內部定義的。在 inner_a 里調用了函數 func ，將 func 的調用結果作為值返回。

裝飾器函數在被裝飾函數定義好后立即執行

其次得理清的一個問題是，當裝飾器裝飾一個函數時，究竟發生了什么。現在簡化我們的例子，假設是下面這樣的:

def decorator_a(func):
    print 'Get in decorator_a'
    def inner_a(*args, **kwargs):
        print 'Get in inner_a'
        return func(*args, **kwargs)
    return inner_a

@decorator_a
def f(x):
    print 'Get in f'
    return x * 2

正如很多介紹裝飾器的文章里所說:

@decorator_a
def f(x):
    print 'Get in f'
    return x * 2

# 相當於
def f(x):
    print 'Get in f'
    return x * 2

f = decorator_a(f)

所以，當解釋器執行這段代碼時， decorator_a 已經調用了，它以函數 f 作為參數， 返回它內部生成的一個函數，所以此后 f 指代的是 decorater_a 里面返回的 inner_a 。所以當以后調用 f 時，實際上相當於調用 inner_a ,傳給 f 的參數會傳給 inner_a , 在調用 inner_a 時會把接收到的參數傳給 inner_a 里的 func 即 f ,最后返回的是 f 調用的值，所以在最外面看起來就像直接再調用 f 一樣。

疑問的解釋

當理清上面兩方面概念時，就可以清楚地看清最原始的例子中發生了什么。
當解釋器執行下面這段代碼時，實際上按照從下到上的順序已經依次調用了 decorator_a 和 decorator_b ，這是會輸出對應的 Get in decorator_a 和 Get in decorator_b 。 這時候 f 已經相當於 decorator_b 里的 inner_b 。但因為 f 並沒有被調用，所以 inner_b 並沒有調用，依次類推 inner_b 內部的 inner_a 也沒有調用，所以 Get in inner_a 和 Get in inner_b 也不會被輸出。

@decorator_b
@decorator_a
def f(x):
    print 'Get in f'
    return x * 2

然后最后一行當我們對 f 傳入參數1進行調用時， inner_b 被調用了，它會先打印 Get in inner_b ，然后在 inner_b 內部調用了 inner_a 所以會再打印 Get in inner_a, 然后再 inner_a 內部調用的原來的 f, 並且將結果作為最終的返回。這時候你該知道為什么輸出結果會是那樣，以及對裝飾器執行順序實際發生了什么有一定了解了吧。

當我們在上面的例子最后一行 f 的調用去掉，放到repl里演示，也能很自然地看出順序問題:

➜  test git:(master) ✗ python
Python 2.7.11 (default, Jan 22 2016, 08:29:18)
[GCC 4.2.1 Compatible Apple LLVM 7.0.2 (clang-700.1.81)] on darwin
Type "help", "copyright", "credits" or "license" for more information.
>>> import test13
Get in decorator_a
Get in decorator_b
>>> test13.f(1)
Get in inner_b
Get in inner_a
Get in f
2
>>> test13.f(2)
Get in inner_b
Get in inner_a
Get in f
4
>>>

在實際應用的場景中，當我們采用上面的方式寫了兩個裝飾方法比如先驗證有沒有登錄 @login_required ， 再驗證權限夠不夠時 @permision_allowed 時，我們采用下面的順序來裝飾函數:

@login_required
@permision_allowed
def f()
  # Do something
  return

參考資料

• 我的大腦和好奇心