【Python】装饰器相关知识点
1. 闭包基础
知识点：
- 闭包：由内外函数构成。外函数返回内函数，而内函数引用了外函数的变量，从而实现“闭包”效果，保证局部变量在函数调用结束后依然被保存。
代码示例：
def outer():
x = 500 # 外函数变量
def inner():
y = 200
return x + y # 内函数引用了外部变量 x
return inner # 返回内函数本身，而非调用
# 使用闭包
func = outer()
print("闭包返回结果：", func())
函数实现装饰器
2. 装饰器基础
知识点：
- 装饰器：本质上是一种闭包，用于在不修改原函数代码的前提下，动态地为函数添加额外功能。下面示例中定义了一个
costTime装饰器，用于统计函数执行时间。
代码示例：
import time
def costTime(func):
print("执行了costTime函数") # 装饰器在装饰时会执行一次
def inner(*args, **kwargs):
start = time.time()
result = func(*args, **kwargs) # 调用原函数
end = time.time()
print(f"执行{func.__name__}花了{end - start}s")
return result
return inner
@costTime # 等价于 add = costTime(add)
def add(a, b):
time.sleep(1) # 模拟耗时操作
return a + b
print("add(1, 2) =", add(1, 2))
注意： 使用装饰器后，原函数 add 实际上变成了 inner 函数，元数据（如函数名）会发生变化。
3. 保留原函数元数据
知识点：
- 为了避免装饰器覆盖原函数的元数据（例如
__name__、__doc__），可以使用functools.wraps装饰内层函数，使得原函数的元数据得以保留。
代码示例：
import time
from functools import wraps
def costTime(func):
print("执行了costTime函数")
@wraps(func)
def inner(*args, **kwargs):
start = time.time()
result = func(*args, **kwargs)
end = time.time()
print(f"执行{func.__name__}花了{end - start}s")
return result
return inner
@costTime
def add(a, b):
"""
求两个数的和
"""
time.sleep(1)
return a + b
print("add(1, 2) =", add(1, 2))
print("函数名称：", add.__name__)
print("函数文档：", add.__doc__)
4. 带参数的装饰器
知识点：
- 带参数的装饰器：需要使用三层函数来实现。最外层函数接收装饰器参数，中间层函数接收原函数，最内层函数完成对原函数的调用以及附加功能。
代码示例：
import time
def deco(name="root"):
# 最外层函数，接收装饰器参数
def costTime(func):
# 中间层，接收原函数
def inner(*args, **kwargs):
start = time.time()
result = func(*args, **kwargs)
end = time.time()
print(f"执行{func.__name__}花了{end - start}s")
print(f"传递的参数为：{name}")
return result
return inner
return costTime
@deco(name="admin")
def add(a, b):
time.sleep(1)
return a + b
print("add(1, 2) =", add(1, 2))
1. 闭包与装饰器基本原理
-
闭包概念
- 闭包由外部函数和内部函数构成。内部函数可以访问外部函数的局部变量，即使外部函数已执行完毕。
-
装饰器本质
- 装饰器利用闭包特性，在不修改原函数代码的情况下，为其添加额外功能，如日志记录、性能计时、权限验证等。
- 装饰器在定义时会先执行外层逻辑（例如打印提示），而返回的内部包装函数在调用时添加附加操作，再调用原函数。
2. 装饰器基础写法
- 装饰器函数通常接收一个函数作为参数，并返回一个新的包装函数。
- 包装函数内通常先执行预处理逻辑（如记录开始时间），再调用原函数，最后执行后续操作（如计算耗时、打印结果）。
- 这种模式实现了对原函数功能的无侵入式扩展。
3. 保留原函数元数据
- 使用装饰器后，包装函数会覆盖原函数的名称、文档字符串等元数据。
- 为了保留这些信息，可以使用
functools.wraps装饰包装函数，使得包装函数复制原函数的元数据。
4. 带参数的装饰器
- 带参数的装饰器需要通过三层函数嵌套实现：
- 最外层函数：接收装饰器参数，用于动态配置装饰行为。
- 中间层函数：接收原函数，并返回包装函数。
- 最内层函数：在调用原函数前后添加额外逻辑，同时传递所有参数。
- 这种结构使装饰器可以灵活地根据传入参数调整附加功能。
5. 总结
- 装饰器是 Python 中一种强大的功能扩展机制，基于高阶函数和闭包实现。
- 常见应用场景包括性能统计、日志记录、缓存、权限控制等。
- 设计装饰器时，注意保留原函数元数据（使用
functools.wraps）和正确处理参数传递问题。 - 带参数的装饰器结构虽然稍复杂，但能够大幅提升装饰器的灵活性和可配置性。
以下是关于使用类方法实现装饰器以及魔术方法__call__的学习笔记：
类实现装饰器
1. 使用类实现装饰器
在Python中，装饰器通常用于在不修改原函数代码的情况下，给函数增加额外的功能。除了使用函数实现装饰器外，还可以通过类来实现。这需要在类中实现__call__方法，使其实例化对象变为可调用对象，类似于函数。
示例：
import time
class DecoClass:
def __init__(self, func):
self.func = func
def __call__(self, *args, **kwargs):
start = time.time()
result = self.func(*args, **kwargs)
end = time.time()
print(f"执行{self.func.__name__}花了{end - start}s")
return result
@DecoClass # 等同于：add = DecoClass(add)
def add(a, b):
time.sleep(1)
return a + b
print(add(1, 2))
说明：
DecoClass类的__init__方法接收一个函数作为参数，并将其赋值给实例变量self.func。__call__方法使得类的实例对象可以像函数一样被调用。在调用时，记录函数执行前后的时间，并计算执行时间。- 使用
@DecoClass语法糖，将add函数装饰，使其在调用时自动计算并输出执行时间。
2. 带参数的装饰器类实现
有时，我们希望装饰器本身也能接受参数。这可以通过在类的__init__方法中接收装饰器参数，并在__call__方法中再定义并返回一个内部函数来实现。
示例：
import time
class DecoClass:
def __init__(self, name):
self.name = name
def __call__(self, func):
def inner(*args, **kwargs):
start = time.time()
result = func(*args, **kwargs)
end = time.time()
print(f"执行{func.__name__}花了{end - start}s")
return result
return inner
@DecoClass(name="admin") # 等同于：add = DecoClass(name="admin")(add)
def add(a, b):
time.sleep(1)
return a + b
print(add(1, 2))
说明：
DecoClass类的__init__方法接收装饰器参数name，并将其赋值给实例变量self.name。__call__方法接收一个函数func作为参数，并定义一个内部函数inner，用于包装原函数的执行，并计算其执行时间。- 使用
@DecoClass(name="admin")语法糖，将add函数装饰，使其在调用时自动计算并输出执行时间。
3. 魔术方法__call__
__call__是Python中的一种魔术方法，使得类的实例对象可以像函数一样被调用。通过在类中实现__call__方法，可以定义实例对象被调用时的行为。这在实现装饰器、回调函数等场景中非常有用。
示例：
class MyCallable:
def __init__(self, value):
self.value = value
def __call__(self, increment):
self.value += increment
print(f"Value is now {self.value}")
obj = MyCallable(10)
obj(5) # 输出：Value is now 15
说明：
MyCallable类实现了__call__方法，因此其实例对象obj可以像函数一样被调用。- 调用
obj(5)时，实际执行的是obj.__call__(5)，这使得self.value增加了increment的值。