Python装饰器：从基础到高级用法

1. 引言

在Python中，装饰器是一种特殊类型的函数，它可以修改其他函数的行为或功能。装饰器的本质是一个Python函数，它可以让其他函数在不需要做任何代码变动的前提下增长额外功能，装饰器的返回值也是一个函数对象。

2. 基础装饰器

基础装饰器是最易懂的装饰器形式，通常用于在不修改原函数代码的情况下，给函数添加一些额外的功能。例如，我们可以创建一个记录函数执行时间的装饰器：

        import time
        def timer_decorator(func):
            def wrapper(*args, **kwargs):
                start_time = time.time()
                result = func(*args, **kwargs)
                end_time = time.time()
                print(f"{func.__name__} 运行时间：{end_time - start_time}秒")
                return result
            return wrapper
        @timer_decorator
        def my_function():
            time.sleep(2)
        my_function()
    

3. 带参数的装饰器

有时候，我们需要创建可以接受参数的装饰器。这可以通过定义一个返回装饰器的函数来实现。例如，我们可以创建一个可以通过不同日志级别记录信息的装饰器：

        def log_decorator(log_level):
            def decorator(func):
                def wrapper(*args, **kwargs):
                    if log_level == "INFO":
                        print(f"INFO: 正在调用 {func.__name__}")
                    elif log_level == "DEBUG":
                        print(f"DEBUG: 正在调用 {func.__name__}")
                    result = func(*args, **kwargs)
                    return result
                return wrapper
            return decorator
        @log_decorator("INFO")
        def my_function():
            pass
        my_function()
    

4. 类装饰器

除了函数装饰器，Python还拥护类装饰器。类装饰器通过定义一个类，该类需要实现`__call__`方法，让类的实例可以像函数一样被调用。类装饰器可以更加灵活地处理装饰逻辑，并且可以更容易地维护状态。

        class CountCalls:
            def __init__(self, func):
                self.func = func
                self.num_calls = 0
            def __call__(self, *args, **kwargs):
                self.num_calls += 1
                print(f"第 {self.num_calls} 次调用 {self.func.__name__}")
                return self.func(*args, **kwargs)
        @CountCalls
        def my_function():
            pass
        my_function()
        my_function()
    

5. 装饰器顺序

当一个函数被多个装饰器装饰时，装饰器的应用顺序是从下到上，即最接近函数定义的装饰器先被应用。这意味着，当你有多个装饰器时，你需要从内到外阅读它们。

6. 内置装饰器

Python提供了一些内置的装饰器，如`@staticmethod`、`@classmethod`和`@property`，这些装饰器用于改变方法的调用行为或为类添加属性。

7. 总结

装饰器是Python中的一个强劲特性，它允许我们以声明式的行为修改或强化函数的行为。无论是基础的函数装饰器，还是更纷乱的带参数装饰器和类装饰器，都能帮助我们编写出更加简洁和可维护的代码。掌握装饰器的使用，将使你的Python编程技能更上一层楼。

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