一篇文章带你了解Python中的装饰器

装饰器是什么？

装饰器（Decorator）是Python中非常有用的一个函数特性，其主要作用是用于在代码运行时增强函数或类的功能，而不需要对其代码进行修改。

简单来说，装饰器就是一个函数，其参数是另一个函数或者类，其主要目的是用于修改其他函数或者类的行为。

装饰器函数的定义

一个装饰器函数的定义通常遵循以下步骤：

1. 定义一个装饰器函数，其参数是一个函数或类
2. 在装饰器函数中定义一个内部函数，用于实现装饰器的功能
3. 返回内部函数

示例代码：

def my_decorator(func):
    def wrapper():
        print('Before function is called.')
        func()
        print('After function is called.')
    return wrapper

在这个示例中，定义了一个名为my_decorator的装饰器函数，其参数为func。装饰器函数内部定义了一个名为wrapper的内部函数，该内部函数用于实现装饰器的功能。最后，将内部函数wrapper返回。

装饰器的应用

使用装饰器可以为函数和类增加不同的功能，例如：添加日志、性能分析、缓存、权限控制等。下面通过两个示例来演示装饰器的应用。

示例1：添加日志功能

在这个示例中，我们将使用装饰器为函数添加日志功能。代码如下：

def log_decorator(func):
    def wrapper(*args, **kwargs):
        print(f'Function "{func.__name__}" is called.')
        result = func(*args, **kwargs)
        print(f'Function "{func.__name__}" is finished.')
        return result
    return wrapper

@log_decorator
def add(a, b):
    return a + b

result = add(1, 2)
print(result)

在这个示例中，定义了一个名为log_decorator的装饰器函数，其参数为func。装饰器函数内部定义了一个名为wrapper的内部函数，该内部函数用于实现装饰器的功能。这里，我们使用args和*kwargs这两个特殊的参数，用于接受任意个数和任意类型的参数，以确保可以处理任意类型的函数。

此外，还使用@log_decorator的语法糖，将装饰器应用到add函数上。

最终输出结果为：

Function "add" is called.
Function "add" is finished.
3

示例2：添加缓存功能

在这个示例中，我们将使用装饰器为函数添加缓存功能。代码如下：

def cache_decorator(func):
    cache = {}
    def wrapper(*args, **kwargs):
        cache_key = str(args) + str(kwargs)
        if cache_key not in cache:
            cache[cache_key] = func(*args, **kwargs)
        return cache[cache_key]
    return wrapper

@cache_decorator
def fibonacci(n):
    if n in (0, 1):
        return n
    return fibonacci(n - 1) + fibonacci(n - 2)

result1 = fibonacci(5)
result2 = fibonacci(10)
result3 = fibonacci(5)

print(result1)
print(result2)
print(result3)

在这个示例中，定义了一个名为cache_decorator的装饰器函数，其参数为func。装饰器函数内部定义了一个名为wrapper的内部函数，该内部函数用于实现装饰器的功能。这里，我们使用一个字典cache来存储缓存数据。

此外，还使用@cache_decorator的语法糖，将装饰器应用到fibonacci函数上。

最终输出结果为：

5
55
5

可以看到，由于使用了缓存功能，当参数值相同时，函数不需要重新计算，而是直接返回缓存的计算结果，从而提高了函数的性能。

总结

以上述两个示例为例，我们可以看到装饰器是一个非常有用的特性，可以为函数和类增加各种不同的功能。

当然，以“装饰器一书成名”的Python之父Guido van Rossum也曾经评论过装饰器，他认为装饰器语法可能会使代码难以阅读和维护，并建议应该谨慎使用。因此，在使用装饰器时，需要根据实际情况慎重考虑。