Python裝飾器


 

再回到我們的主題


裝飾器本質上是一個Python函數,它可以讓其他函數在不需要做任何代碼變動的前提下增加額外功能,裝飾器的返回值也是一個函數對象。它經常用於有切面需求的場景,比如:插入日志、性能測試、事務處理、緩存、權限校驗等場景。裝飾器是解決這類問題的絕佳設計,有了裝飾器,我們就可以抽離出大量與函數功能本身無關的雷同代碼並繼續重用。概括的講,裝飾器的作用就是為已經存在的對象添加額外的功能。


先來看一個簡單例子:

def foo():
    print('i am foo')

現在有一個新的需求,希望可以記錄下函數的執行日志,於是在代碼中添加日志代碼:

def foo():
    print('i am foo')
    logging.info("foo is running")

bar()、bar2()也有類似的需求,怎么做?再寫一個logging在bar函數里?這樣就造成大量雷同的代碼,為了減少重復寫代碼,我們可以這樣做,重新定義一個函數:專門處理日志 ,日志處理完之后再執行真正的業務代碼

def use_logging(func):
    logging.warn("%s is running" % func.__name__)
    func()

def bar():
    print('i am bar')

use_logging(bar)

邏輯上不難理解, 但是這樣的話,我們每次都要將一個函數作為參數傳遞給use_logging函數。而且這種方式已經破壞了原有的代碼邏輯結構,之前執行業務邏輯時,執行運行bar(),但是現在不得不改成use_logging(bar)。那么有沒有更好的方式的呢?當然有,答案就是裝飾器。


簡單裝飾器
def use_logging(func):

    def wrapper(*args, **kwargs):
        logging.warn("%s is running" % func.__name__)
        return func(*args, **kwargs)
    return wrapper

def bar():
    print('i am bar')

bar = use_logging(bar)
bar()

函數use_logging就是裝飾器,它把執行真正業務方法的func包裹在函數里面,看起來像bar被use_logging裝飾了。在這個例子中,函數進入和退出時 ,被稱為一個橫切面(Aspect),這種編程方式被稱為面向切面的編程(Aspect-Oriented Programming)。

@符號是裝飾器的語法糖,在定義函數的時候使用,避免再一次賦值操作


def use_logging(func):

    def wrapper(*args, **kwargs):
        logging.warn("%s is running" % func.__name__)
        return func(*args)
    return wrapper

@use_logging
def foo():
    print("i am foo")

@use_logging
def bar():
    print("i am bar")

bar()

如上所示,這樣我們就可以省去bar = use_logging(bar)這一句了,直接調用bar()即可得到想要的結果。如果我們有其他的類似函數,我們可以繼續調用裝飾器來修飾函數,而不用重復修改函數或者增加新的封裝。這樣,我們就提高了程序的可重復利用性,並增加了程序的可讀性。


裝飾器在Python使用如此方便都要歸因於Python的函數能像普通的對象一樣能作為參數傳遞給其他函數,可以被賦值給其他變量,可以作為返回值,可以被定義在另外一個函數內。


帶參數的裝飾器

裝飾器還有更大的靈活性,例如帶參數的裝飾器:在上面的裝飾器調用中,比如@use_logging,該裝飾器唯一的參數就是執行業務的函數。裝飾器的語法允許我們在調用時,提供其它參數,比如@decorator(a)。這樣,就為裝飾器的編寫和使用提供了更大的靈活性。

def use_logging(level):
    def decorator(func):
        def wrapper(*args, **kwargs):
            if level == "warn":
                logging.warn("%s is running" % func.__name__)
            return func(*args)
        return wrapper

    return decorator

@use_logging(level="warn")
def foo(name='foo'):
    print("i am %s" % name)

foo()

上面的use_logging是允許帶參數的裝飾器。它實際上是對原有裝飾器的一個函數封裝,並返回一個裝飾器。我們可以將它理解為一個含有參數的閉包。當我 們使用@use_logging(level="warn")調用的時候,Python能夠發現這一層的封裝,並把參數傳遞到裝飾器的環境中。


類裝飾器

再來看看類裝飾器,相比函數裝飾器,類裝飾器具有靈活度大、高內聚、封裝性等優點。使用類裝飾器還可以依靠類內部的\_\_call\_\_方法,當使用 @ 形式將裝飾器附加到函數上時,就會調用此方法。


class Foo(object):
    def __init__(self, func):
    self._func = func

def __call__(self):
    print ('class decorator runing')
    self._func()
    print ('class decorator ending')

@Foo
def bar():
    print ('bar')

bar()

functools.wraps

使用裝飾器極大地復用了代碼,但是他有一個缺點就是原函數的元信息不見了,比如函數的docstring、__name__、參數列表,先看例子:

裝飾器

def logged(func):
    def with_logging(*args, **kwargs):
        print func.__name__ + " was called"
        return func(*args, **kwargs)
    return with_logging

函數

@logged
def f(x):
   """does some math"""
   return x + x * x

該函數完成等價於:


def f(x):
    """does some math"""
    return x + x * x
f = logged(f)

不難發現,函數f被with_logging取代了,當然它的docstring,__name__就是變成了with_logging函數的信息了。

print f.__name__    # prints 'with_logging'
print f.__doc__     # prints None

這個問題就比較嚴重的,好在我們有functools.wraps,wraps本身也是一個裝飾器,它能把原函數的元信息拷貝到裝飾器函數中,這使得裝飾器函數也有和原函數一樣的元信息了。

from functools import wraps
def logged(func):
    @wraps(func)
    def with_logging(*args, **kwargs):
        print func.__name__ + " was called"
        return func(*args, **kwargs)
    return with_logging

@logged
def f(x):
    """does some math"""
    return x + x * x

print f.__name__  # prints 'f'
print f.__doc__   # prints 'does some math'

內置裝飾器

@staticmathod、@classmethod、@property

裝飾器的順序
@a
@b
@c
def f ():

等效於


f = a(b(c(f)))


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