前言

装饰器(Decorators)是 Python 的一个重要部分。简单地说:他们是修改其他函数的功能的函数。他们有助于让我们的代码更简短,也更Pythonic(Python范儿)。大多数初学者不知道在哪儿使用它们,所以我将要分享下,哪些区域里装饰器可以让你的代码更简洁。 首先,让我们讨论下如何写你自己的装饰器。

这可能是最难掌握的概念之一。我们会每次只讨论一个步骤,这样你能完全理解它。

一切皆对象

首先我们来理解下 Python 中的函数:

def hi(name="yasoob"):
return "hi " + name

print(hi())
# output: 'hi yasoob'

# 我们甚至可以将一个函数赋值给一个变量,比如
greet = hi
# 我们这里没有在使用小括号,因为我们并不是在调用hi函数
# 而是在将它放在greet变量里头。我们尝试运行下这个

print(greet())
# output: 'hi yasoob'

# 如果我们删掉旧的hi函数,看看会发生什么!
del hi
print(hi())
#outputs: NameError

print(greet())
#outputs: 'hi yasoob'

在函数中定义函数

刚才那些就是函数的基本知识了。我们来让你的知识更进一步。在 Python 中我们可以在一个函数中定义另一个函数:

def hi(name="yasoob"):
print("now you are inside the hi() function")

def greet():
return "now you are in the greet() function"

def welcome():
return "now you are in the welcome() function"

print(greet())
print(welcome())
print("now you are back in the hi() function")

hi()
#output:now you are inside the hi() function
# now you are in the greet() function
# now you are in the welcome() function
# now you are back in the hi() function

# 上面展示了无论何时你调用hi(), greet()和welcome()将会同时被调用。
# 然后greet()和welcome()函数在hi()函数之外是不能访问的,比如:

greet()
#outputs: NameError: name 'greet' is not defined

那现在我们知道了可以在函数中定义另外的函数。也就是说:我们可以创建嵌套的函数。现在你需要再多学一点,就是函数也能返回函数。

从函数中返回函数

其实并不需要在一个函数里去执行另一个函数,我们也可以将其作为输出返回出来:

def hi(name="yasoob"):
def greet():
return "now you are in the greet() function"

def welcome():
return "now you are in the welcome() function"

if name == "yasoob":
return greet
else:
return welcome

a = hi()
print(a)
#outputs: <function greet at 0x7f2143c01500>

#上面清晰地展示了`a`现在指向到hi()函数中的greet()函数
#现在试试这个

print(a())
#outputs: now you are in the greet() function

再次看看这个代码。在 if/else 语句中我们返回 greet 和 welcome,而不是 greet() 和 welcome()。为什么那样?这是因为当你把一对小括号放在后面,这个函数就会执行;然而如果你不放括号在它后面,那它可以被到处传递,并且可以赋值给别的变量而不去执行它。 你明白了吗?让我再稍微多解释点细节。

当我们写下 a = hi(),hi() 会被执行,而由于 name 参数默认是 yasoob,所以函数 greet 被返回了。如果我们把语句改为 a = hi(name = “ali”),那么 welcome 函数将被返回。我们还可以打印出 hi()(),这会输出 now you are in the greet() function。

将函数作为参数传给另一个函数

def hi():
return "hi yasoob!"

def doSomethingBeforeHi(func):
print("I am doing some boring work before executing hi()")
print(func())

doSomethingBeforeHi(hi)
#outputs:I am doing some boring work before executing hi()
# hi yasoob!

现在你已经具备所有必需知识,来进一步学习装饰器真正是什么了。装饰器让你在一个函数的前后去执行代码。

你的第一个装饰器

在上一个例子里,其实我们已经创建了一个装饰器!现在我们修改下上一个装饰器,并编写一个稍微更有用点的程序:

def a_new_decorator(a_func):

def wrapTheFunction():
print("I am doing some boring work before executing a_func()")

a_func()

print("I am doing some boring work after executing a_func()")

return wrapTheFunction

def a_function_requiring_decoration():
print("I am the function which needs some decoration to remove my foul smell")

a_function_requiring_decoration()
#outputs: "I am the function which needs some decoration to remove my foul smell"

a_function_requiring_decoration = a_new_decorator(a_function_requiring_decoration)
#now a_function_requiring_decoration is wrapped by wrapTheFunction()

a_function_requiring_decoration()
#outputs:I am doing some boring work before executing a_func()
# I am the function which needs some decoration to remove my foul smell
# I am doing some boring work after executing a_func()

你看明白了吗?我们刚刚应用了之前学习到的原理。这正是 python 中装饰器做的事情!它们封装一个函数,并且用这样或者那样的方式来修改它的行为。现在你也许疑惑,我们在代码里并没有使用 @ 符号?那只是一个简短的方式来生成一个被装饰的函数。这里是我们如何使用 @ 来运行之前的代码:

@a_new_decorator
def a_function_requiring_decoration():
"""Hey you! Decorate me!"""
print("I am the function which needs some decoration to "
"remove my foul smell")

a_function_requiring_decoration()
#outputs: I am doing some boring work before executing a_func()
# I am the function which needs some decoration to remove my foul smell
# I am doing some boring work after executing a_func()

#the @a_new_decorator is just a short way of saying:
a_function_requiring_decoration = a_new_decorator(a_function_requiring_decoration)
希望你现在对 Python 装饰器的工作原理有一个基本的理解。如果我们运行如下代码会存在一个问题:

print(a_function_requiring_decoration.__name__)
# Output: wrapTheFunction

这并不是我们想要的!Ouput输出应该是”a_function_requiring_decoration”。这里的函数被warpTheFunction替代了。它重写了我们函数的名字和注释文档(docstring)。幸运的是Python提供给我们一个简单的函数来解决这个问题,那就是functools.wraps。我们修改上一个例子来使用functools.wraps:

from functools import wraps

def a_new_decorator(a_func):
@wraps(a_func)
def wrapTheFunction():
print("I am doing some boring work before executing a_func()")
a_func()
print("I am doing some boring work after executing a_func()")
return wrapTheFunction

@a_new_decorator
def a_function_requiring_decoration():
"""Hey yo! Decorate me!"""
print("I am the function which needs some decoration to "
"remove my foul smell")

print(a_function_requiring_decoration.__name__)
# Output: a_function_requiring_decoration

现在好多了。我们接下来学习装饰器的一些常用场景。

蓝本规范:

from functools import wraps
def decorator_name(f):
@wraps(f)
def decorated(*args, **kwargs):
if not can_run:
return "Function will not run"
return f(*args, **kwargs)
return decorated

@decorator_name
def func():
return("Function is running")

can_run = True
print(func())
# Output: Function is running

can_run = False
print(func())
# Output: Function will not run

注意:@wraps接受一个函数来进行装饰,并加入了复制函数名称、注释文档、参数列表等等的功能。这可以让我们在装饰器里面访问在装饰之前的函数的属性。

使用场景

现在我们来看一下装饰器在哪些地方特别耀眼,以及使用它可以让一些事情管理起来变得更简单。

授权(Authorization)

装饰器能有助于检查某个人是否被授权去使用一个web应用的端点(endpoint)。它们被大量使用于Flask和Django web框架中。这里是一个例子来使用基于装饰器的授权:

from functools import wraps

def requires_auth(f):
@wraps(f)
def decorated(*args, **kwargs):
auth = request.authorization
if not auth or not check_auth(auth.username, auth.password):
authenticate()
return f(*args, **kwargs)
return decorated

日志(Logging)

日志是装饰器运用的另一个亮点。这是个例子:

from functools import wraps

def logit(func):
@wraps(func)
def with_logging(*args, **kwargs):
print(func.__name__ + " was called")
return func(*args, **kwargs)
return with_logging

@logit
def addition_func(x):
"""Do some math."""
return x + x


result = addition_func(4)
# Output: addition_func was called

我敢肯定你已经在思考装饰器的一个其他聪明用法了。

带参数的装饰器

来想想这个问题,难道@wraps不也是个装饰器吗?但是,它接收一个参数,就像任何普通的函数能做的那样。那么,为什么我们不也那样做呢? 这是因为,当你使用@my_decorator语法时,你是在应用一个以单个函数作为参数的一个包裹函数。记住,Python里每个东西都是一个对象,而且这包括函数!记住了这些,我们可以编写一下能返回一个包裹函数的函数。

在函数中嵌入装饰器

我们回到日志的例子,并创建一个包裹函数,能让我们指定一个用于输出的日志文件。

from functools import wraps

def logit(logfile='out.log'):
def logging_decorator(func):
@wraps(func)
def wrapped_function(*args, **kwargs):
log_string = func.__name__ + " was called"
print(log_string)
# 打开logfile,并写入内容
with open(logfile, 'a') as opened_file:
# 现在将日志打到指定的logfile
opened_file.write(log_string + '\n')
return func(*args, **kwargs)
return wrapped_function
return logging_decorator

@logit()
def myfunc1():
pass

myfunc1()
# Output: myfunc1 was called
# 现在一个叫做 out.log 的文件出现了,里面的内容就是上面的字符串

@logit(logfile='func2.log')
def myfunc2():
pass

myfunc2()
# Output: myfunc2 was called
# 现在一个叫做 func2.log 的文件出现了,里面的内容就是上面的字符串

装饰器类

现在我们有了能用于正式环境的logit装饰器,但当我们的应用的某些部分还比较脆弱时,异常也许是需要更紧急关注的事情。比方说有时你只想打日志到一个文件。而有时你想把引起你注意的问题发送到一个email,同时也保留日志,留个记录。这是一个使用继承的场景,但目前为止我们只看到过用来构建装饰器的函数。

幸运的是,类也可以用来构建装饰器。那我们现在以一个类而不是一个函数的方式,来重新构建logit。

from functools import wraps

class logit(object):
def __init__(self, logfile='out.log'):
self.logfile = logfile

def __call__(self, func):
@wraps(func)
def wrapped_function(*args, **kwargs):
log_string = func.__name__ + " was called"
print(log_string)
# 打开logfile并写入
with open(self.logfile, 'a') as opened_file:
# 现在将日志打到指定的文件
opened_file.write(log_string + '\n')
# 现在,发送一个通知
self.notify()
return func(*args, **kwargs)
return wrapped_function

def notify(self):
# logit只打日志,不做别的
pass

这个实现有一个附加优势,在于比嵌套函数的方式更加整洁,而且包裹一个函数还是使用跟以前一样的语法:

@logit()
def myfunc1():
pass

现在,我们给 logit 创建子类,来添加 email 的功能(虽然 email 这个话题不会在这里展开)。

class email_logit(logit):
'''
一个logit的实现版本,可以在函数调用时发送email给管理员
'''
def __init__(self, email='admin@myproject.com', *args, **kwargs):
self.email = email
super(email_logit, self).__init__(*args, **kwargs)

def notify(self):
# 发送一封email到self.email
# 这里就不做实现了
pass

从现在起,@email_logit 将会和 @logit 产生同样的效果,但是在打日志的基础上,还会多发送一封邮件给管理员。

参考链接

Python进阶