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一篇文章帶你了解Python中的裝飾器_python

作者:宇宙之一粟 ? 更新時間: 2022-06-02 編程語言

前言

本文將帶你學習裝飾器在 Python 中的工作原理,如果在函數和類中使用裝飾器,如何利用裝飾器避免代碼重復(DRY 原則,Don’t Repeat Yourself )。

Python 中的裝飾器是什么

裝飾器在 Python中是一個非常強大和有用的工具,因為它允許程序員修改函數或類的行為。裝飾器允許我們包裝另一個函數,以擴展包裝函數的行為,而無需修改基礎函數定義。這也被稱為元編程,因為程序本身在程序運行時會嘗試修改自身的另一部分。

裝飾器是?語法糖: ?在代碼中利用更簡潔流暢的語法實現更為復雜的功能。

我們知道,Python 一切皆對象。這意味著 Python 中的函數可以用作參數或作為參數傳遞。一等函數的屬性:

  • 函數是 Object 類型的實例。
  • 可以將函數存儲在變量中。
  • 可以將該函數作為參數傳遞給另一個函數。
  • 可以從函數中返回函數。
  • 可以將它們存儲在數據結構中,例如哈希表,列表等。

讓我們看一個這樣的例子。

def hello():
    print('Welcome to Python Decorator!')
another_hello = hello()
another_hello
# Welcome to Python Decorator!

定義了一個 ??hello()?? 函數,然后將 hello 函數分配給 another_hello 變量,然后調用這個變量,得到的結果是 hello 函數被執行。

既然 Python 中的函數是對象,那么除了可以簡單的調用之外,就可以把函數作為對象傳遞給另一個函數。

def print_welcome():
    print('Welcome to Python Decorator!')
def print_hello(func):
    def inner():
        print('Hello!')
        func()
    return inner
decorated = print_hello(print_welcome)
decorated()
# Hello!
# Welcome to Python Decorator!

語法糖

但是,上面的代碼使用了內部函數我們可以通過簡單地用裝飾器函數 ??print_hello()??? 來裝飾 ??print_welcome()?? 函數。

裝飾器可以簡化我們的操作。功能完全一樣,但它的代碼更簡潔。即通過 ??@?? 符號簡化裝飾器的使用,如下所示:

def print_hello(func):
    def inner():
        print('Hello!')
        func()
    return inner
@print_hello
def print_welcome():
    print('Welcome to Python Decorator!')
print_welcome()
# Hello!
# Welcome to Python Decorator!

通過這樣做,我們能夠消除將一個函數顯式傳遞到另一個函數中的使用。Python 裝飾器隱式處理這一點。

使用 Python 裝飾器修改函數行為

使用 Python 裝飾器對函數進行計時

為了演示它們的實用性,讓我們構建一個函數,該函數采用另一個函數并對其執行進行計時。在這里,使用裝飾器的好處是它允許我們遵循 DRY 編程原則。

裝飾器可用于測量函數執行所需的時間。 如果你定義一個簡單的睡眠函數,以計算該函數的運行時。

import time
def timeit(func):
    def timed():
        start = time.time()
        result = func()
        end = time.time()
        print(f'Program took {(end - start) * 1000}s to run')
        return result
    return timed
@timeit
def print_welcome():
    print('Welcome to Python Decorator!')
print_welcome()
# Welcome to Python Decorator!
# Program took 0.0s to run

分析一下上面的代碼:

  • 定義了一個函數 ??timeit()?? 接受另一個函數
  • 該函數還有另一個內部函數 ??timed()??
  • 函數跟蹤開始時間,執行修飾函數,跟蹤結束時間,計算差值并返回結果
  • 最后,外層函數返回內層函數

當我們將此裝飾器函數應用于我們的函數 ??print_welcome()?? 時,首先會返回歡迎問候語,然后顯示執行時間。

使用 Python 裝飾器將有用信息記錄到終端

與上面的例子類似,我們可以在程序運行時使用裝飾器將有用的信息打印到終端。例如,我們可能想知道正在運行哪個函數以及當前時間。也可以使用裝飾器傳遞到日志文件:

from datetime import datetime
def log_info(func):
    def inner():
        print(f'Starting run at {datetime.now()}')
        print(f'Running {func.__name__}')
        func()
    return inner
@log_info
def print_welcome():
    print('Welcome to Python Decorator!')
print_welcome()
# Starting run at 2022-03-27 23:26:38.473310
# Running print_welcome
# Welcome to Python Decorator!

在上面的示例中,在運行函數之前,我們的裝飾器打印當前日期和時間以及將要運行的函數的名稱。如果您正在運行較長的腳本,并且只是想知道程序的位置,這可能很有用。

Web app 中使用的裝飾器

讓我們以 Web 應用程序的用例為例。當您在 Flask 中構建 Web 應用程序時,您總是會編寫 url 路由。 每條路線都是 Web 應用程序中的特定頁面。 打開頁面 ??/about??? 可能會調用 ??about_page() ??方法。

@app.route("/about")
def about_page():
  return "Website about nachos"

將參數傳遞給 Python 裝飾器

到目前為止,您已經學習了如何創建一些有用的 Python 裝飾器。然而,這些裝飾器都沒有傳入參數。在本節中,您將學習如何創建接受參數的 Python 裝飾器。

為此,我們將允許在 Python 語法魔術解壓縮。使用 ??func_name(*args,**kwargs)??,它將解壓縮所有參數和所有關鍵字參數。通過在裝飾器中使用它,可以確保裝飾器將接受任意數量的參數或關鍵字參數。這使得它們在重復使用時更加實用。

def print_function_name(func):
    def inner(*args, **kwargs):
        print(f'Running {func.__name__}...')
        return func(*args, **kwargs)
    return inner
@print_function_name
def add_nums(a, b):
    print(a + b)
add_nums(1, 2)
# Running add_nums...
# 3

上述方法的美妙之處在于它同時接受位置和關鍵字參數。因此,即使我們以以下任何格式執行該函數,該函數也將運行:

  • ??add_nums(1024, 2020)??
  • ??add_nums(1024, b = 2021)??
  • ??add_nums(a = 1024, b = 2222)??

使用多個 Python 裝飾器

關于 Python 裝飾器的一個有趣的方式是:可以同時使用多個裝飾器。這意味著您可以將多個裝飾器應用于單個函數。為了理解這一點,來看一個例子:

def one(func):
    def inner(*args, **kwargs):
        print('1')
        return func(*args, **kwargs)
    return inner
def two(func):
    def inner(*args, **kwargs):
        print('2')
        return func(*args, **kwargs)
    return inner
@one
@two
def speak(text):
    print(text)
speak('Hello')
# 1
# 2
# Hello

我們的裝飾器函數所做的唯一事情就是打印出數字 1 和數字 2。通過將裝飾器 ??@one??? 放在 ??@two??? 之前,您可以將 ??two()???包裝的函數包裝為 ??one()??。為了說明這一點,您可以切換順序以查看如何修改行為:

# Changing decorator order
@two
@one
def speak(text):
    print(text)
speak('Hello')
# 2
# 1
# Hello

通過首先放置 ??@two?? 裝飾器,該函數成為最外層的函數。

總結

在本文中,我們先了解了什么是 Python 裝飾器,它代表元編程的語法糖。 Python 裝飾器允許我們修改函數行為并允許我們以不同的方式擴展函數。

接著了解裝飾器是什么以及如何使用它們。學習了如何允許將參數傳遞給 Python 裝飾器,學習了幾個常見的裝飾器有用的工具。最后,如何使用多個裝飾器以及裝飾器的先后順序。

參考文章:

  • ??Primer on Python Decorators – Real Python??
  • ??Python Decorators Introduction - Python Tutorial (pythonbasics.org)?

原文鏈接:https://juejin.cn/post/7080549589589164045

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