Python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()