Python——装饰器（Decorator）

一棵猫草 發表於 2019-12-3 15:38:00

1.什么是装饰器？
装饰器放在一个函数开始定义的地方，它就像一顶帽子一样戴在这个函数的头上。和这个函数绑定在一起。在我们调用这个函数的时候，第一件事并不是执行这个函数，而是将这个函数做为参数传入它头顶上这顶帽子，这顶帽子我们称之为装饰器。
 2.装饰器的使用方法
@ 符号是装饰器的语法糖，一般情况下我们使用@函数名或者@类名来使用装饰器。
 
3.函数装饰器
函数装饰器 = 高阶函数 + 嵌套函数 + 闭包
• 高阶函数：外层函数可以接收内层函数作为参数 • 函数嵌套：内函数作为外函数的参数使用 • 闭包：外部函数返回内部函数的函数名，内部函数能够使用外部函数的自由变量
<img src="https://img2018.cnblogs.com/common/1235524/201912/1235524-20191203210201703-454638727.jpg">
（1）不带参数的函数装饰器（日志打印器）
实现的功能是：在函数执行前，先打印一行日志“Before”，在函数执行完，再打印一行日志“After”。
代码如下：
<div class="cnblogs_code">
<pre> 1 #coding=utf-8
 2 # -*- coding=utf-8 -*- 
 3 #不带参数装饰器
 4 def dec1_outer(func):
 5
 6 def dec1_inner():
 7 print("Before")
 8 #函数真正执行的地方
 9 func()
10 print("After")
11
12 return dec1_inner
13
14 @dec1_outer
15 def func():
16 print('func')
17
18 func()</pre>
</div>
运行结果：
<img src="https://img2018.cnblogs.com/common/1235524/201912/1235524-20191203105953708-1299383503.png">
以上代码定义了一个装饰器函数dec1_outer，当我们在func函数前加上@dec1_outer时，就等于给func函数使用了dec1_outer这个装饰器。所以func()在运行前会先将函数名func作为参数传给装饰器函数，这个语句等价于func = dec1_outer（func）。装饰器函数在接收到参数后执行，先返回内函数的函数名dec1_inner，此时18行的func()相当于调用了dec1_inner()，即进行了dec1_inner函数的操作。func函数真正执行的地方则是第9行的那段代码。
以上对装饰器的使用相当于：
<div class="cnblogs_code">
<pre>1 func = dec1_outer(func)
2 func()</pre>
</div>
 
（2）带参数的函数装饰器
带参数的函数装饰器常用于定时发送邮件等场景，但是代码过于复杂，不利于讲解。以下代码实现的是在装饰器里传入一个参数，指明国籍，并在函数执行前，用自己国家的母语打一个招呼。
代码如下：
<div class="cnblogs_code">
<pre> 1 #coding=utf-8
 2 # -*- coding=utf-8 -*- 
 3 #带参数的装饰器
 4 def dec2_para(country):
 5 def dec2_outer(func):
 6 def dec2_inner(*args, **kwargs):
 7 if country == "中国":
 8 print("你好！")
 9 elif country == 'America':
10 print("Hello!")
11 else:
12 print("Where are you from?")
13 #函数真正执行的地方
14 func(*args, **kwargs)
15 return dec2_inner
16 return dec2_outer
17
18 @dec2_para('中国')
19 def Chinese():
20 print("中国")
21
22 @dec2_para('America')
23 def American():
24 print("America")
25
26 Chinese()
27 print('----------------------')
28 American()</pre>
</div>
运行结果：
<img src="https://img2018.cnblogs.com/common/1235524/201912/1235524-20191203113015659-185675781.png">
以上代码的装饰器dec2_para采用了两层嵌套，所以Chinese()在运行前会先将‘中国’作为参数传值给dec2_para，装饰器函数在接收到参数后返回dec2_outer函数名。接下来Chinese函数的函数名Chinese会作为参数传给装饰器函数，dec2_outer接收到参数后返回dec2_inner函数名。26行的Chinese()此时相当于调用了dec2_inner()，即进行了dec2_inner函数的操作，dec2_inner会先判断传入的country参数值输出相应的消息。Chinese函数真正执行的地方则是第14行的那段代码。
以上对装饰器的使用相当于：
<div class="cnblogs_code">
<pre>1 Chinese = dec2_para('中国')(Chinese)
2 Chinese()</pre>
</div>
4.类装饰器
在我们的代码中如果有出现不同装饰器需要部分功能重叠时，使用类装饰器能使代码更加简洁。比方说有时你只想打印日志到一个文件。而有时你想把引起你注意的问题发送到一个email，同时也保留日志，留个记录。这是一个使用继承的场景，我们可以用类来构建装饰器。
类作为装饰器，需要重写__call__方法。
（1）不带参数的类装饰器：
代码如下：
<div>
<div class="cnblogs_code">
<pre> 1 #coding=utf-8
 2 from functools import wraps
 3
 4 class logit(object):
 5 def __init__(self, logfile='out.log'):
 6 self.logfile = logfile
 7
 8 def __call__(self, func):
 9 @wraps(func)
10 def wrapped_function(*args, **kwargs):
11 log_string = func.__name__ + " was called"
12 print(log_string)
13 # 打开logfile并写入
14 try:
15 with open(self.logfile, 'a') as opened_file:
16 # 现在将日志打到指定的文件
17 opened_file.write(log_string + '\n')
18 except IOError as e:
19 print(e)
20 # 现在，发送一个通知
21 self.notify()
22 return func(*args, **kwargs)
23 return wrapped_function
24
25 def notify(self):
26 # logit只打日志，不做别的
27 pass
28
29 class email_logit(logit):
30 '''
31 一个logit的实现版本，可以在函数调用时发送email给管理员
32 '''
33 def __init__(self, email='admin@myproject.com', *args, **kwargs):
34 self.email = email
35 super(email_logit, self).__init__(*args, **kwargs)
36
37 def notify(self):
38 # 发送一封email到self.email
39 # 这里就不做实现了
40 print('send')
41
42 @email_logit()
43 def myfunc1():
44 print("func1")
45
46 @logit()
47 def myfunc2():
48 print("func2")
49
50 myfunc1()
51 print("-----------------------")
52 myfunc2()</pre>
</div>
</div>
 运行结果：
<img src="https://img2018.cnblogs.com/common/1235524/201912/1235524-20191203135529571-844241990.png">
文本中的记录：
<img src="https://img2018.cnblogs.com/common/1235524/201912/1235524-20191203134445720-119881815.png">
以上代码，logit是一个类装饰器，它的功能是将函数运行情况记录在out.log文件中。email_logit同样是一个类装饰器，他继承了logit类，并增加了新的功能，即发送email的功能（这部分功能用print('send')代替）。@email_logit相当于 myfun1 = email_logit(myfun1)即，myfun1指向了 email_logit(myfun1)这个对象，func指向了函数myfunc1的函数名。
调用myfun1对象的时候相当于调用类email_logit的__call__方法，调用__call__方法的时候，先执行将函数运行日志写到out.log文件,然后再执行22行的func(*args, **kwargs) ,因为func函数指向的是myfunc1函数,所以func(*args, **kwargs)相当于执行myfun1()。
以上对类装饰器的使用相当于：
<div class="cnblogs_code">
<pre>1 myfun1 = email_logit(myfun1)
2 myfun1()</pre>
</div>
（2）带参数的类装饰器
代码如下：
<div class="cnblogs_code">
<pre> 1 #coding=utf-8
 2 # -*- coding=utf-8 -*- 
 3 #带参数的类装饰器
 4 class dec4_monitor(object):
 5 def __init__(self, level = 'INFO'):
 6 print(level)
 7 self.level = level
 8
 9 def __call__(self, func):#接收函数
10 def call_inner(*args, **kwargs):
11 print("[%s]:%s is running"%(self.level, func.__name__))
12 func(*args, **kwargs)
13 return call_inner #返回函数
14
15 @dec4_monitor(level = 'WARNING')
16 def func_warm(warn):
17 print(warn)
18
19 func_warm("WARNING Message!")</pre>
</div>
运行结果：
<img src="https://img2018.cnblogs.com/common/1235524/201912/1235524-20191203141517759-1788234222.png">
类装饰器和函数装饰器一样也可以实现参数传递，上面的代码给装饰器传递了一个level值"WARNING"。@dec4_monitor(level = 'WARNING')相当于 func_warm = dec4_monitor(level = "WARNING")(func_warm)即，func_warm指向了 dec4_monitor(level = "WARNING")(func_warm)这个对象，func指向了函数func_warm的函数名。
调用myfun1对象的时候相当于调用类dec4_monitor的__call__方法，调用__call__方法的时候，输出相关信息:func_warm is running，然后再执行12行的func(*args, **kwargs) ,因为func函数指向的是func_warm函数,所以func(*args, **kwargs)相当于执行func_warm()。
以上对类装饰器的使用相当于：
<div class="cnblogs_code">
<pre>1 func_warm = dec4_monitor(level = "WARNING")(func_warm)
2 func_warm("WARMING Message")</pre>
</div>
5.@wraps
Python装饰器（decorator）在实现的时候，被装饰后的函数的函数名等函数属性会发生改变，为了不影响原函数，Python的functools包中提供了一个叫wraps的decorator来消除这样的副作用。写一个decorator的时候，最好在实现之前加上functools的wraps，它能保留原有函数的名称和docstring等属性。
代码如下：
<div class="cnblogs_code">
<pre> 1 #coding=utf-8
 2 # -*- coding=utf-8 -*- 
 3 #@wraps
 4 from functools import wraps
 5
 6 def decw_outer(func):
 7 @wraps(func)
 8 def decw_inner():
 9 pass
10 return decw_inner
11
12 def dect_outer(func):
13 def dect_inner():
14 pass
15 return dect_inner
16
17 @decw_outer
18 def decw_func():
19 pass
20
21 @dect_outer
22 def dect_func():
23 pass
24
25 print(decw_func.__name__)
26
27 print('---------------------')
28
29 print(dect_func.__name__)</pre>
</div>
运行结果：
<img src="https://img2018.cnblogs.com/common/1235524/201912/1235524-20191203143403162-573161189.png">
通过以上的运行结果我们可以看到，当装饰器函数没有使用@wraps时，被装饰的函数的函数名会发生改变，而使用了@wraps后，被装饰的函数的函数名能变回原来的函数名。
6.Python类中常用的内置装饰器
Python常用的内置装饰器有：@property、@staticmethod、@classmethod和@abstractmethod。
（1）@staticmethod、@classmethod
@staticmethod和@classmethod，它们的作用是可以不需要实例化类，直接用类名.方法名()来调用类里面的方法。但它们也存在一些区别：
<ul>
<ul>
<li>@staticmethod不需要表示自身对象的self和自身类的cls参数，就跟使用函数一样。@classmethod也不需要self参数，但第一个参数需要是表示自身类的cls参数。</li>
<li>类方法有类变量cls传入，从而可以用cls做一些相关的处理。并且有子类继承时，调用该类方法时，传入的类变量cls是子类，而非父类。</li>
</ul>
</ul>
<div class="cnblogs_code">
<pre> 1 class A(object):
 2 bar = 1
 3 def foo(self):
 4 print 'foo'
 5
 6 @staticmethod
 7 def static_foo():
 8 print 'static_foo'
 9 print A.bar
10
11 @classmethod
12 def class_foo(cls):
13 print 'class_foo'
14 print cls.bar
15 cls().foo()
16
17 A.static_foo()
18 print('----------------------')
19 A.class_foo()</pre>
</div>
运行结果：
<img src="https://img2018.cnblogs.com/common/1235524/201912/1235524-20191203145525338-1955699199.png">
 上面的类函数static_foo()和class_foo(cls)因为使用了@staticmethod和@classmethod装饰器而可以直接用类名.方法名()来调用，15行的cls().foo()相当于A().foo()，A()是类A的实例化。
（2）@abstractmethod
Python的abc提供了@abstractmethod装饰器实现抽象方法，使用@abstractmethod装饰器类将不能被实例化。
代码如下：
<div class="cnblogs_code">
<pre> 1 #@abstractmethod
 2 from abc import abstractmethod,ABCMeta
 3
 4 class Animal():
 5
 6 __metaclass__ = ABCMeta
 7 @abstractmethod
 8 def eat(self):
 9 pass
10
11
12 class Person(Animal):
13
14 def eat(self):
15 print('eat thing')
16
17
18 class Cat(Animal):
19 pass
20
21
22 #a = Animal()
23
24 b = Person()
25 b.eat()
26
27 #c = Cat()</pre>
</div>
运行结果：
<img src="https://img2018.cnblogs.com/common/1235524/201912/1235524-20191203151441964-788312860.png">
基类Animal的eat方法被@abstractmethod装饰了，所以Animal不能被实例化；子类Dog没有实现基类的eat方法也不能被实例化；子类Person实现了基类的抽象方法eat所以能实例化。当Animal和Cat类被实例化是会报如下错误：
<img src="https://img2018.cnblogs.com/common/1235524/201912/1235524-20191203151752900-721237775.png">
<img src="https://img2018.cnblogs.com/common/1235524/201912/1235524-20191203151647174-126819095.png">
（3）@property
既要保护类的封装特性，又要让开发者可以使用“对象.属性”的方式操作类属性，Python 提供了 @property 装饰器。通过 @property 装饰器，可以直接通过方法名来访问方法，不需要在方法名后添加一对“（）”小括号。
比如以下代码：
 
<div class="cnblogs_code">
<pre> 1 #coding=utf-8
 2 class Student(object):
 3 def __init__(self, name, age=None):
 4 self.name = name
 5 self.age = age
 6
 7 class Studentlimit(object):
 8 def __init__(self, name):
 9 self.name = name
10
11 def set_age(self, age):
12 if not isinstance(age, int):
13 raise ValueError('输入不合法：年龄必须为数值!')
14 if not 0 < age < 100:
15 raise ValueError('输入不合法：年龄范围必须0-100')
16 self._age=age
17
18 def get_age(self):
19 return self._age
20
21 def del_age(self):
22 self._age = None
23
24 # 实例化
25 xm = Student("小明")
26 xh = Studentlimit("小华")
27
28 # 添加属性
29 xm.age = 25
30 #xm.age = -5
31 xh.set_age(26)
32 #xh.set_age(-5)
33 # 查询属性
34 print(xm.age)
35 print(xh.get_age())
36 # 删除属性
37 del xm.age
38 xh.del_age()</pre>
</div>
在代码中我设置了两个类这两个类的作用都是在类实例化以后增加age属性。
Student类可以使用对象.属性的方法赋值，但是对于赋的值没有办法判定合法性。Studentlimit类可以判定赋值的合法性但是不能使用对象.属性的方法赋值。
所以为了解决这个难题，Python 提供了 @property 装饰器。
在使用@property以后的代码如下：
<div class="cnblogs_code">
<pre> 1 #coding=utf-8
 2 # -*- coding=utf-8 -*- 
 3 #@property
 4 class Student(object):
 5 def __init__(self, name):
 6 self.name = name
 7 self.name = None
 8
 9 @property
10 def age(self):
11 return self._age
12
13 @age.setter
14 def age(self, value):
15 if not isinstance(value, int):
16 raise ValueError('输入不合法：年龄必须为数值!')
17 if not 0 < value < 100:
18 raise ValueError('输入不合法：年龄范围必须0-100')
19 self._age=value
20
21 @age.deleter
22 def age(self):
23 del self._age
24
25 xiaoming = Student("小明")
26 # 设置属性
27 xiaoming.age = 25
28
29 # 查询属性
30 print(xiaoming.age)
31 print(xiaoming.name)
32
33 #更改属性
34 xiaoming.age = 22
35
36 # 查询属性
37 print(xiaoming.age)
38
39 # 删除属性
40 del xiaoming.age
41 print(xiaoming.age)</pre>
</div>
此时，我们既可以使用使用对象.属性的方法赋值，而且对于赋的值也可以判定其判定合法性。
以上部分内容参考自：https://blog.csdn.net/ajian6/article/details/100940857 
来源：https://www.cnblogs.com/vivianwenwen/p/11975853.html

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