PythonDecorator基础

正文

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一般来说，装饰器是一个函数，接受一个函数(或者类)作为参数，返回值也是也是一个函数(或者类)。首先来看一个简单的例子：

 
 
 
 
  
  
  
  # -*- coding: utf-8 -*-   
  
  
     
  
  
  def log_cost_time(func):   
  
  
     
  
  
      def wrapped(*args, **kwargs):   
  
  
     
  
  
          import time   
  
  
     
  
  
          begin = time.time()   
  
  
     
  
  
          try:   
  
  
     
  
  
              return func(*args, **kwargs)   
  
  
     
  
  
          finally:   
  
  
     
  
  
              print 'func %s cost %s' % (func.__name__, time.time() - begin)   
  
  
     
  
  
      return wrapped   
  
  
     
  
  
      
  
  
     
  
  
  @log_cost_time   
  
  
     
  
  
  def complex_func(num):   
  
  
     
  
  
      ret = 0   
  
  
     
  
  
      for i in xrange(num):   
  
  
     
  
  
          ret += i * i   
  
  
     
  
  
      return ret   
  
  
     
  
  
  #complex_func = log_cost_time(complex_func)   
  
  
     
  
  
      
  
  
     
  
  
  if __name__ == '__main__':   
  
  
     
  
  
      print complex_func(100000)   
  
  
     
  
  
      
  
  
     
  
  
  code snippet 0

代码中，函数log_cost_time就是一个装饰器，其作用也很简单，打印被装饰函数运行时间。

装饰器的语法如下：

 
 
 
 
  
  
  
  @dec   
  
  
     
  
  
  def func():pass

本质上等同于： func = dec(func)。

在上面的代码(code snippet 0)中，把line12注释掉，然后把line18的注释去掉，是一样的效果。另外staticmethod和classmethod是两个我们经常在代码中用到的装饰器，如果对pyc反编译，得到的代码一般也都是 func = staticmthod(func)这种模式。当然，@符号的形式更受欢迎些，至少可以少拼写一次函数名。

装饰器是可以嵌套的，如

 
 
 
 
  
  
  
  @dec0   
  
  
     
  
  
  @dec1   
  
  
     
  
  
  def func():pass

等将于 func = dec0(dec1(fun))。

装饰器也有“副作用“”，对于被log_cost_time装饰的complex_calc, 我们查看一下complex_func.__name__，输出是：”wrapped“”。额，这个是log_cost_time里面inner function(wrapped)的名字，调用者当然希望输出是”complex_func”，为了解决这个问题，python提供了两个函数。

functools.update_wrapper

原型： functools.update_wrapper(wrapper, wrapped[, assigned][, updated])

第三个参数，将wrapped的值直接复制给wrapper，默认为(__doc__, __name__, __module__)

第四个参数，update，默认为(__dict__)

unctools.wraps： update_wrapper的封装

This is a convenience function for invoking partial(update_wrapper,wrapped=wrapped,assigned=assigned,updated=updated) as a function decorator when defining a wrapper function.

简单改改代码：

 
 
 
 
  
  
  
  import functools   
  
  
     
  
  
  def log_cost_time(func):   
  
  
     
  
  
      @functools.wraps(func)   
  
  
     
  
  
      def wrapped(*args, **kwargs):   
  
  
     
  
  
          import time   
  
  
     
  
  
          begin = time.time()   
  
  
     
  
  
          try:   
  
  
     
  
  
              return func(*args, **kwargs)   
  
  
     
  
  
          finally:   
  
  
     
  
  
              print 'func %s cost %s' % (func.__name__, time.time() - begin)   
  
  
     
  
  
      return wrapped

再查看complex_func.__name__ 输出就是 “complex_func”

装饰器也是可以带参数的。我们将上面的代码略微修改一下：

 
 
 
 
  
  
  
  def log_cost_time(stream):   
  
  
     
  
  
      def inner_dec(func):   
  
  
     
  
  
          def wrapped(*args, **kwargs):   
  
  
     
  
  
              import time   
  
  
     
  
  
              begin = time.time()   
  
  
     
  
  
              try:   
  
  
     
  
  
                  return func(*args, **kwargs)   
  
  
     
  
  
              finally:   
  
  
     
  
  
                  stream.write('func %s cost %s \n' % (func.__name__, time.time() - begin))   
  
  
     
  
  
          return wrapped   
  
  
     
  
  
      return inner_dec   
  
  
     
  
  
      
  
  
     
  
  
  import sys   
  
  
     
  
  
  @log_cost_time(sys.stdout)   
  
  
     
  
  
  def complex_func(num):   
  
  
     
  
  
      ret = 0   
  
  
     
  
  
      for i in xrange(num):   
  
  
     
  
  
          ret += i * i   
  
  
     
  
  
      return ret   
  
  
     
  
  
      
  
  
     
  
  
  if __name__ == '__main__':   
  
  
     
  
  
      print complex_func(100000)   
  
  
     
  
  
      
  
  
     
  
  
  code snippet 1

log_cost_time函数也接受一个参数，该参数用来指定信息的输出流，对于带参数的decorator

 
 
 
 
  
  
  
  @dec(dec_args)   
  
  
     
  
  
  def func(*args, **kwargs):pass

等价于 func = dec(dec_args)(*args, **kwargs)。

装饰器对类的修饰也是很简单的，只不过平时用得不是很多。举个例子，我们需要给修改类的__str__方法，代码很简单。

 
 
 
 
  
  
  
  def Haha(clz):   
  
  
     
  
  
      clz.__str__ = lambda s: "Haha"   
  
  
     
  
  
      return clz   
  
  
     
  
  
      
  
  
     
  
  
  @Haha   
  
  
     
  
  
  class Widget(object):   
  
  
     
  
  
      ''' class Widget '''   
  
  
     
  
  
      
  
  
     
  
  
  if __name__ == '__main__':   
  
  
     
  
  
      w = Widget()   
  
  
     
  
  
      print w

那什么场景下有必要使用decorator呢，设计模式中有一个模式也叫装饰器。我们先简单回顾一下设计模式中的装饰器模式，简单的一句话概述

动态地为某个对象增加额外的责任

由于装饰器模式仅从外部改变组件，因此组件无需对它的装饰有任何了解;也就是说，这些装饰对该组件是透明的。

下图来自《设计模式Java手册》或者GOF的《设计模式》

回到Python中来，用decorator语法实现装饰器模式是很自然的，比如文中的示例代码，在不改变被装饰对象的同时增加了记录函数执行时间的额外功能。当然，由于Python语言的灵活性，decorator是可以修改被装饰的对象的(比如装饰类的例子)。decorator在python中用途非常广泛，下面列举几个方面：

(1)修改被装饰对象的属性或者行为

(2)处理被函数对象执行的上下文，比如设置环境变量，加log之类

(3)处理重复的逻辑，比如有N个函数都可能跑出异常，但是我们不关心这些异常，只要不向调用者传递异常就行了，这个时候可以写一个catchall的decorator，作用于所用可能跑出异常的函数

 
 
 
 
  
  
  
  def catchall(func):   
  
  
     
  
  
      @functools.wraps(func)   
  
  
     
  
  
      def wrapped(*args, **kwargs):   
  
  
     
  
  
          try:   
  
  
     
  
  
              return func(*args, **kwargs)   
  
  
     
  
  
          except:   
  
  
     
  
  
              pass   
  
  
     
  
  
      return wrapped

(4)框架代码，如flask， bottle等等，让使用者很方便就能使用框架，本质上也避免了重复代码。

decorator的奇妙应用往往超出相应，经常在各种源码中看到各种神奇的用法，酷壳这篇文章举的例子也不错。

参考

pep 0318：https://www.python.org/dev/peps/pep-0318/#syntax-alternatives
PYTHON修饰器的函数式编程：http://coolshell.cn/articles/11265.html

当前标题：PythonDecorator基础
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