Python装饰器使用方法全面梳理

1 装饰器背景知识

1.1 基本概念

装饰器（Decorator）是 Python 中一种函数或类，用来修饰其他函数或类。装饰器可以改变被装饰函数的行为，或者在调用被装饰函数之前和之后增加额外的操作。装饰器的语法是使用 @ 语法符，在函数定义之前增加装饰器函数的名称。

@decorator_func
def my_func():
    pass

1.2 应用场景

• 代码重用：装饰器可以让我们在不更改原函数代码的情况下，为其添加额外的功能。
• 日志记录：装饰器可以记录函数的调用日志，帮助我们追踪程序的运行情况。
• 权限控制：装饰器可以用来实现函数级别的权限控制，只允许特定的用户访问特定的函数。
• 缓存：装饰器可以用来缓存函数的返回值，避免重复计算。
• 类型检查：装饰器可以用来在函数调用前检查参数的类型是否符合要求。
• 装饰器可以让你在函数或类的定义中添加额外的逻辑，而不更改它们的实现。

2 简单的装饰器代码

def decorator_func(func):
    def wrapper():
        print("Before calling the function")
        func()
        print("After calling the function")
    return wrapper
@decorator_func
def my_func():
    print("Inside the function")
my_func()
# Output: Before calling the function
#         Inside the function
#         After calling the function

上面展示了最简单的装饰器示例代码。在代码中，我们建立了一个名为decorator_func的装饰器和一个名为my_func函数。

• 装饰器外部的return必须为装饰器的内部函数，不含括号。通过代码结构可以看出，装饰器本身也是一个闭包。
• 在定义装饰器decorator_func时，括号中的’func’指代被装饰器装饰的函数，在这段代码中指代的就是my_func函数。
• 在被装饰器装时候，函数的实际执行执行顺序变成了内部函数wrapper所指定的顺序。即先执行print(“Before calling the function”)；再执行func()指代的my_func函数；最后执行print(“After calling the function”)。
• 本段代码的最终输出为：Before calling the function；Inside the function；After calling the function

3 使用装饰器记录函数执行次数

def cal_times(func):
    l=[]
    def wrapper(*var):
        l.append('1')
        func(*var)
        print("函数执行了%s次"%(len(l)))
    return wrapper
@cal_times
def my_func(i):
    print('%s的平方是%s'%(i,i**2))
my_func(5)
my_func(6)

在my_func(i)函数中，我们增加了形参的输入，因此，在装饰器中，也要为之做出更改。此处装饰器中的wrapper函数我们使用*var传参，这种设计方式的优点是可以让这个装饰器适用于任何函数。

再加入了cal_times装饰器后，函数每运行一次，都会使列表l添加一个1，这样可以计算函数的运行次数。这段代码的运行结果如下：

4 带参数的装饰器

装饰器与函数一样，也可以带入参数，我们在第二节的基础上，对代码做出如下修改：

def decorator_func(param1, param2):
    def decorator(func):
        def wrapper():
            print("Before calling the function with params:", param1,param2)
            func()
            print("After calling the function")
        return wrapper
    return decorator
@decorator_func("hello", "world")
def my_func():
    print("Inside the function")
my_func()

这段代码使用了装饰器来在my_func函数调用前后打印额外的信息，并且装饰器函数decorator_func接受两个参数，在调用wrapper函数时使用这两个参数。

最终，代码将输出：

Before calling the function with params: hello world； Inside the function；After calling the function。

如果同时还有字典类型的参数传入，可以使用（*var,**_var）进行解决

5 装饰器处理有返回值的函数

前面我们定义的函数都是执行某种功能，不涉及到return的相关操作。当涉及到处理有返回值的函数时，对于内部函数我们应该使用一个变量将函数的运行结果保存起来，并放在内层函数的return中。为了实现这一功能，我们将第三部分的代码做出如下修改：

def cal_times(func):
    l=[]
    def wrapper(*var):
        l.append('1')
        result = func(*var)
        print("函数执行了%s次"%(len(l)))
        return result
    return wrapper
@cal_times
def my_func(i):
    print('%s的平方是%s'%(i,i**2))
    return i**2
a = my_func(5)
b = my_func(6)
print(a,b)

对于这个装饰器，我们在内部函数wrapper使用result保存运行结果，并将result return，这样a与b就可以被正常的赋值，运行结果如下图。

而如果不执行保存result并return，a和b将不会得到任何值：