老司机教你 5 分钟读懂 Python 装饰器

作者：dhutsj，曾就职于EMC，Microsoft，擅长python爬虫，pytest测试框架，以及数据可视化Elastic Stack。

1. 写在前面

在介绍python装饰器之前，首先介绍python的一个概念，对象。在python里，所有的一切皆对象。常用的python对象有整型对象，浮点型对象，字符串对象，列表对象，元组对象，字典对象等。其中一个比较特殊的对象是函数对象。

    num1 = 1         # 定义了一个整型对象，num1引用了这个对象
    str1 = "aaa"     # 定义了一个字符串对象，str1引用了这个对象
    list1 = [1,2,3]  # 定义了一个列表对象，list1引用了这个对象
    
    def my_func()             # 定义了一个函数对象
        print "hello world"
    func1 = my_func           # func1引用了这个函数对象

以一个普通函数为例。

    def my_func(name):
        return "name is {}".format(name)

这里我们定义了一个名为my_func的函数，传入一个字符串对象作为函数的参数，然后返回另一个字符串对象。在上面已经介绍过了，在python中，一切皆对象。那如果我们把一个函数对象作为参数传入，然后返回另一个函数会怎么样呢？这就是装饰器了。

2. 基础装饰器

接着上面的疑问，我们写一个这样的函数。

    def add(a, b):        # 定义了一个函数对象
        return a + b
    
    myadd = add           # myadd引用了这个函数对象

    def decorator1(func):               # 定义了一个函数对象decorator1，所需参数也是一个函数对象
        def log(*args, **kwargs):       # 在函数内又定义了一个新的函数对象log
            return func(*args, **kwargs)
        return log                      # 返回这个log函数对象
    
    mydecorator = decorator1(myadd)     # 调用函数decorator1，并将myadd作为参数传入，同时将返回的对象赋值给mydecorator, 可知，这里返回的是log函数，
                                        # 也就是说，此时mydecorator指向了log函数
    
    print mydecorator(1, 2)             # 调用mydecorator函数，即调用内部的log函数

来看一下这段代码的执行结果

    C:\Python>python mydecorator1.py
    3

我们可以看到它的执行结果就是3，你也许会问写了这么多，不就是两个数的求和吗？不就是上面的add函数吗？上面的代码只是便于让大家理解，如果我们在内部的log函数里加一些操作会怎么样呢？比如打印日志。

    def add(a, b):
        return a + b
    myadd = add
    def minus(a, b):
        return a - b
    myminus = minus
    def decorator1(func):
        def log(*args, **kwargs):
            # do some things here, for example, add some log
            print "function {} was called".format(func.__name__)
            return func(*args, **kwargs)
        return log
    mydecorator1 = decorator1(myadd)
    mydecorator2 = decorator1(myminus)
    print mydecorator1(1, 2)
    print mydecorator2(3, 4)

再来看一下这段代码的执行结果

    C:\Python>python mydecorator1.py
    function add was called
    3
    function minus was called
    -1

我们只需修改内部log函数这一个地方，就可以实现扩充函数的功能，并且这个功能可以应用于多个函数。这就是装饰器最大的意义。这里我是以添加日志为例的，在实际工作中，比如写一个判断是否需要登录操作的装饰器等。

3. python装饰器语法糖

在python的实际工作中，通常使用@符号来调用装饰器，称之为python语法糖。

    def decorator1(func):
        def log(*args, **kwargs):
            # do some things here, for example, add some log
            print "function {} was called".format(func.__name__)
            return func(*args, **kwargs)
        return log

     @decorator1
     def add(a, b):      # 此时 add = decorator1(add)，add函数就被装饰了
         return a + b
     
     @decorator1
     def minus(a, b):    # 此时 minus = decorator1(minus)，minus函数被装饰了
         return a - b

     print add(1,2)      # 执行装饰好的add函数，而不再是原来的add函数
     print minus(3,4)    # 执行装饰好的minus函数，而不再是原来的minus函数

4. 装饰器进阶

上面介绍了基础的装饰器，下面再介绍一些装饰器的进阶用法。

4.1 带参数的装饰器

在上面的例子中，我们可以看到被装饰的函数add，minus是带参数的，但是装饰器decorator1本身除了func这个参数外，是不能带有其他参数的。有没有方法能让装饰器带其他参数呢？比如字符串参数等。答案是可以的，只需要在最外层再封装一个函数即可。

    def decorator2(mystring):
        print mystring
        def decorator1(func):
            def log(*args, **kwargs):
                # do some things here, for example, add some log
                print "function {} was called".format(func.__name__)
                return func(*args, **kwargs)
            return log
        return decorator1

    @decorator2("Used decorator here")
    def add(a, b):
        return a + b

    @decorator2("Used decorator here")
    def minus(a, b):
        return a - b

    print add(1,2)
    print minus(3,4)

我们来看这段代码的执行结果

    C:\Python>python mydecorator1.py
    Used decorator here
    Used decorator here
    function add was called
    3
    function minus was called
    -1

4.2 多重装饰

截至目前，我们都只使用了一个装饰器，如果适用多个装饰器效果会怎么样呢？

    from functools import wraps
    
    def decorator1(func):
        @wraps(func)
        def log(*args, **kwargs):
            # do some things here, for example, add some log
            print "function {} was called in decorator1".format(func.__name__)
            return func(*args, **kwargs)
        return log
    
    def decorator2(func):
        @wraps(func)
        def another_log(*args, **kwargs):
            # do some things here, for example, add some log
            print "function {} was called in decorator2".format(func.__name__)
            return func(*args, **kwargs)
        return another_log
    
    @decorator1
    @decorator2
    def add(a, b):
        return a + b
    add(1, 2)

    @decorator2
    @decorator1
    def minus(a, b):
        return a - b
    minus(3, 4)

我们来看这段代码的执行结果

    C:\Python>python mydecorator1.py
    function add was called in decorator1
    function add was called in decorator2
    function minus was called in decorator2
    function minus was called in decorator1

5. 装饰器总结

1. 装饰器是一个接收函数对象，并且返回一个新的函数对象的函数。
2. 装饰器可以在不修改被装饰函数的情况下，实现代码功能的扩充，而不需要重写或者重构代码。
3. 装饰器通常可以用来添加扩充的日志，判断用户某个操作是否需要登录，是否合法等。
4. 装饰器本身也可以带所需的额外参数。
5. 对于多重装饰，装饰的顺序为装饰器的调用顺序。

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