Python装饰器原理与用法分析

装饰器概述

Python中，装饰器是一种语法糖，用于动态地修改函数或类的行为。换句话说，装饰器是一种将函数或类作为参数，并且返回修改后的函数或类的函数。

装饰器的主要方式是使用@符号及其后面的函数名或类名，将目标函数或类传递给装饰器函数，如下所示：

@decorator_func
def func():
    pass

该示例中，decorator_func是装饰器函数，将目标函数func作为参数传递。

装饰器的原理

装饰器的核心原理是闭包和函数对象。当Python执行@decorator_func代码时，实际上是将被装饰器修饰的函数对象作为参数传给装饰器函数。装饰器函数执行后，会返回一个新的函数对象，该对象覆盖了原始函数对象。新的函数对象在调用时会先执行装饰器函数中的逻辑，然后再执行原始函数的逻辑。

装饰器的使用

装饰器可以用于很多场景，例如函数执行时间计算、日志记录、参数验证等。以下是两个示例，演示了如何使用装饰器进行函数执行时间计算以及参数验证：

示例1：函数执行时间计算

以下代码演示了如何使用装饰器计算函数执行时间：

import time


def timer(func):
    def wrapper(*args, **kwargs):
        start_time = time.time()
        res = func(*args, **kwargs)
        end_time = time.time()
        print(f"{func.__name__}执行时间为{(end_time - start_time):.6f}s")
        return res

    return wrapper


@timer
def test_func():
    time.sleep(1)


test_func()

上述代码中，timer是装饰器函数，wrapper是内部函数。wrapper函数计算函数执行时间，并在结果中打印出来。test_func被@timer修饰，实际上执行的是wrapper函数。

示例2：参数验证

以下代码演示了如何使用装饰器进行参数验证：

def check_arg(func):
    def wrapper(*args, **kwargs):
        if len(args) < 2:
            raise Exception("参数不足")
        if not isinstance(args[0], int) or not isinstance(args[1], int):
            raise Exception("参数类型错误")
        return func(*args, **kwargs)

    return wrapper


@check_arg
def add(x, y):
    return x + y


result = add(1)

上述代码中，check_arg是装饰器函数，wrapper是内部函数。wrapper函数验证传入的参数是否合法，如果不合法就抛出异常。add被@check_arg修饰，实际上执行的是wrapper函数。当执行add(1)时，由于参数不足，所以会抛出异常。

结论

装饰器是一种重要的Python语法糖，可以用于动态地修改函数或类的行为。掌握装饰器的原理和使用方法，可以提高Python编程的效率和质量。