本文目的是由浅入深地介绍python装饰器原理
装饰器(Decorators)是 Python 的一个重要部分
其功能是, 在不修改原函数(类)定义代码的情况下,增加新的功能
为了理解和实现装饰器,我们先引入2个核心操作:
在这个例子中,函数hi的形参name,默认为'world'
在函数内部,又定义了另一个函数 howdoyoudo,定义这个函数时,将形参name作为新函数的形参name2的默认值。
因此,在函数内部调用howdoyoudo()时,将以调用hi时的实参为默认值,但也可以给howdoyoudo输入其他参数。
上面的例子运行后输出结果为:
这里新定义的howdoyoudo可以称作一个“闭包”。不少关于装饰器的blog都提到了这个概念,但其实没必要给它取一个多专业的名字。我们知道闭包是 函数内的函数 就可以了
当我们进行 def 的时候,我们在做什么?
这时,hi函数,打印一个字符串,同时返回一个字符串。
但hi函数本身也是一个对象,一个可以执行的对象。执行的方式是hi()。
这里hi和hi()有本质区别,
hi 代表了这个函数对象本身
hi() 则是运行了函数,得到函数的返回值。
作为对比,可以想象以下代码
此时也是b存在,可以正常使用。
我们定义2个函数,分别实现自加1, 自乘2,
再定义一个函数double_exec,内容是将某个函数调用2次
在调用double_exec时,可以将函数作为输入传进来
输出结果就是
7
27
同样,也可以将函数作为输出
输出结果为
6
10
有了以上两个核心操作,我们可以尝试构造装饰器了。
装饰器的目的: 在不修改原函数(类)定义代码的情况下,增加新的功能
试想一下,现在有一个原函数
在不修改原函数定义代码的情况下,如果想进行函数内容的添加,可以将这个函数作为一个整体,添加到这样的包裹中:
我们定义了一个my_decorator函数,这个函数进行了一种操作:
对传入的f,添加操作(运行前后增加打印),并把添加操作后的内容连同运行原函数的内容,一起传出
这个my_decorator,定义了一种增加前后打印内容的行为
调用my_decorator时,对这个行为进行了操作。
因此,new_function是一个在original_function上增加了前后打印行为的新函数
这个过程被可以被称作装饰。
这里已经可以发现,装饰器本身对于被装饰的函数是什么,是不需要考虑的。装饰器本身只定义了一种装饰行为,这个行为是通过装饰器内部的闭包函数()进行定义的。
运行装饰前后的函数,可以清晰看到装饰的效果
我们复现一下实际要用装饰器的情况,我们往往有一种装饰器,想应用于很多个函数,比如
此时,如果我们想给3个print函数都加上装饰器,需要这么做
实际调用的时候,就需要调用添加装饰器的函数名了
当然,也可以赋值给原函数名
这样至少不需要管理一系列装饰前后的函数。
同时,在不需要进行装饰的时候,需要把
全部删掉。
事实上,这样并不方便,尤其对于更复杂的装饰器来说
为此,python提供了一种简写方式
这个定义print1函数前的@my_decorator,相当于在定义完print1后,自动直接运行了
不论采用@my_decorator放在新函数前,还是显示地重写print1 = my_decorator(print1),都会存在一个问题:
装饰后的函数,名字改变了(其实不止名字,一系列的索引都改变了)
输出结果为:
这个现象的原因是,装饰行为本身,是通过构造了一个新的函数(例子中是wrap_func函数)来实现装饰这个行为的,然后把这个修改后的函数赋给了原函数名。
这样,会导致我们预期的被装饰函数的一些系统变量(比如__name__)发生了变化。
对此,python提供了解决方案:
经过这个行为后,被装饰函数的系统变量问题被解决了
输出结果为
刚才的例子都比较简单,被装饰的函数是没有参数的。如果被装饰的函数有参数,只需要在定义装饰行为时(事实上,这个才更通用),增加(*args, **kwargs)描述即可
之前的描述中可以感受到,对于例子中的装饰行为(前后加打印),函数被装饰后,本质上是调用了新的装饰函数wrap_func。
因此,如果原函数需要有输入参数传递,只需要在wrap_func(或其他任意名字的装饰函数)定义时,也增加参数输入(*args, **kwargs),并将这些参数,原封不动地传给待装饰函数f。
这种定义装饰行为的方式更具有普遍性,忘记之前的定义方式吧
我们试一下
输出
这里需要注意的是,如果按照以下的方式定义装饰器
那么以下语句将不会执行
因为装饰后实际的函数wrap_func(虽然名字被改成了原函数,系统参数也改成了原函数),运行到return f(*args, **kwargs) 的时候已经结束了
因为装饰器my_decorator本身也是可以输入的,因此,只需要在定义装饰器时,增加参数,并在后续函数中使用就可以了,比如
此时装饰器已经可以有输入参数了
输出
你可能发现,为什么不用简写版的方法了
因为以上代码会报错!!
究其原因,虽然
等价于
但是,
并不等价于
这本身和@语法有关,使用@my_decorator时,是系统在应用一个以单个函数作为参数的闭包函数。即,@是不能带参数的。
但是你应该发现了,之前的@wraps(f)不是带参数了吗?请仔细观察以下代码
通过一层嵌套,my_decorator_with_parma本质上是返回了一个参数仅为一个函数的函数(my_decorator),但因为my_decorator对my_decorator_with_parma来说是一个闭包,my_decorator_with_parma是可以带参数的。(这句话真绕)
通过以上的定义,我们再来看
可以这么理解,my_decorator_with_parma(msg='yusheng')的结果是原来的my_decorator函数,同时,因为my_decorator_with_parma可以传参,参数实际上是参与了my_decorator的(因为my_decorator对my_decorator_with_parma是闭包), my_decorator_with_parma(msg='yusheng') 全等于 一个有参数参加的my_decorator
因此,以上代码等价于有参数msg传递的
比较绕,需要理解一下,或者干脆强记这种范式:
以上范式包含函数的输入输出、装饰器的输入,可以应对大部分情况了。
实验一下:
输出
以上是一个log装饰器,利用datetime统计了函数的耗时,
并且,装饰器可以进行输出文件操作,如果给出了文件路径,则输出文件,否则就打印。
利用这个装饰器,可以灵活地进行耗时统计
不设置输出文件地址,则打印。运行结果为:
也可以输出到文件
输出结果为
同时在当前目录生成了一个test.log 文件,内容为:
以上的装饰器都是以函数形式出现的,但我们可以稍做改写,将装饰器以类的形式实现。
这个装饰器类Log 上个例子里的装饰器函数log功能是一样的,同时,这个装饰器类还可以作为基类被其他继承,进一步增加功能。
原文 http://www.cnblogs.com/yushengchn/p/15636944.html