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9.1 迭装饰器的定义与使用：给你的 Python 代码加点“魔法”

news 来源：原创 2024/9/19 3:00:37

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摘要

装饰器是 Python 中的一个神奇工具，能让你的代码更加简洁、灵活，同时还能避免重复劳动。在这篇文章中，我们将深入探讨装饰器的定义与使用，通过生动的比喻和幽默的故事，帮助你轻松理解装饰器的强大功能。本文将详细讲解如何编写自己的装饰器，并展示它们在实际开发中的应用场景。

标签： Python、装饰器、函数编程、代码优化、编程技巧

装饰器是什么？

装饰器的本质

在 Python 中，装饰器是一种函数，它可以“装饰”其他函数或方法，给它们添加额外的功能。想象一下，你有一个普通的咖啡杯，但你希望给它加点奶油和糖，这样喝起来更美味。装饰器就像是这些奶油和糖，可以让你的函数变得更加“甜美”。

def simple_decorator(func):def wrapper():print("开始执行")func()print("执行结束")return wrapper

故事：给咖啡加点料

假设你每天早上都喝一杯黑咖啡，但有一天，你的朋友建议你加点奶油和糖。你试了一下，发现味道大大改善了！这就像是你给原本的函数加上了装饰器，让它变得更好用、更丰富。

如何使用装饰器

用装饰器改造函数

使用装饰器非常简单，只需在函数定义之前加上 @装饰器名称 即可。

@simple_decorator
def say_hello():print("Hello, World!")say_hello()

输出结果：

开始执行
Hello, World!
执行结束

故事：魔法帽子

想象你是一位魔法师，每次施法前你都会戴上一顶特别的帽子。这顶帽子可以让你施展的法术更加强大。装饰器就像这顶魔法帽子，可以让函数的执行过程充满魔力。

带参数的装饰器

装饰器的升级版

有时候，你可能希望装饰器能够接受参数，比如指定咖啡中加入多少奶油。要实现这一点，只需将装饰器再嵌套一层，形成一个“装饰器工厂”。

def decorator_with_args(message):def simple_decorator(func):def wrapper():print(f"开始执行: {message}")func()print("执行结束")return wrapperreturn simple_decorator@decorator_with_args("我是一个参数")
def say_hello():print("Hello, World!")say_hello()

输出结果：

开始执行: 我是一个参数
Hello, World!
执行结束

故事：个性化魔法帽

有了个性化的魔法帽，你可以根据不同的需求，调整帽子的颜色和款式，这样你的魔法就变得更加多样化和个性化。同样，带参数的装饰器也让你可以为不同的函数定制不同的装饰效果。

多装饰器的叠加使用

给函数戴上多顶“帽子”

你可以给同一个函数叠加多个装饰器，就像你可以同时戴上多顶魔法帽子一样。

def decorator_one(func):def wrapper():print("装饰器一开始")func()print("装饰器一结束")return wrapperdef decorator_two(func):def wrapper():print("装饰器二开始")func()print("装饰器二结束")return wrapper@decorator_one
@decorator_two
def say_hello():print("Hello, World!")say_hello()

输出结果：

装饰器一开始
装饰器二开始
Hello, World!
装饰器二结束
装饰器一结束

故事：双重魔法

想象你有两顶不同的魔法帽，一顶让你隐身，另一顶让你飞翔。当你同时戴上这两顶帽子时，你不仅能飞翔，还能隐身。同样，多个装饰器的叠加使用可以让你的函数同时拥有多种不同的特性。

类装饰器

用类实现装饰器

除了用函数定义装饰器外，你还可以使用类来实现装饰器。这种方式在需要保存状态或进行更复杂操作时特别有用。

class SimpleDecorator:def __init__(self, func):self.func = funcdef __call__(self):print("类装饰器开始")self.func()print("类装饰器结束")@SimpleDecorator
def say_hello():print("Hello, World!")say_hello()

输出结果：

类装饰器开始
Hello, World!
类装饰器结束

故事：魔法衣橱

有一天，你发现了一件神奇的衣橱，里面的衣服可以自动给你穿戴整齐，让你出门前不再为搭配烦恼。这件神奇的衣橱就像是类装饰器，自动帮你处理各种复杂操作。

装饰器的实际应用

日志记录器

装饰器的一个经典应用是日志记录器。通过装饰器，你可以轻松地给函数添加日志功能，而不必修改函数的源代码。

import timedef log_execution_time(func):def wrapper(*args, **kwargs):start_time = time.time()result = func(*args, **kwargs)end_time = time.time()print(f"{func.__name__} 执行时间: {end_time - start_time:.4f} 秒")return resultreturn wrapper@log_execution_time
def slow_function():time.sleep(2)print("执行完成")slow_function()

输出结果：

执行完成
slow_function 执行时间: 2.0021 秒

权限验证

另一个常见应用是权限验证。你可以用装饰器来检查用户是否有权限执行某个操作。

def requires_permission(permission):def decorator(func):def wrapper(user, *args, **kwargs):if user.has_permission(permission):return func(user, *args, **kwargs)else:print(f"用户 {user.name} 无权限执行 {func.__name__}")return wrapperreturn decoratorclass User:def __init__(self, name, permissions):self.name = nameself.permissions = permissionsdef has_permission(self, permission):return permission in self.permissions@requires_permission("admin")
def delete_user(user):print(f"用户 {user.name} 被删除")admin_user = User("Admin", ["admin"])
guest_user = User("Guest", [])delete_user(admin_user)  # 输出: 用户 Admin 被删除
delete_user(guest_user)  # 输出: 用户 Guest 无权限执行 delete_user

装饰器的注意事项

保持函数签名

装饰器有时会覆盖原函数的元数据，比如函数名和文档字符串。为了避免这种情况，你可以使用 functools.wraps。

import functoolsdef simple_decorator(func):@functools.wraps(func)def wrapper(*args, **kwargs):print("装饰器开始")result = func(*args, **kwargs)print("装饰器结束")return resultreturn wrapper@simple_decorator
def say_hello():"""这个函数打印一条欢迎信息。"""print("Hello, World!")print(say_hello.__name__)  # 输出: say_hello
print(say_hello.__doc__)  # 输出: 这个函数打印一条欢迎信息。