深入理解Python中的装饰器：从基础到高级
在现代软件开发中，代码的复用性和可维护性是至关重要的。Python作为一种功能强大且灵活的语言，提供了许多机制来帮助开发者实现这些目标。其中，装饰器（Decorator）是一个非常有用的技术工具，它允许我们以一种干净和优雅的方式修改函数或方法的行为，而无需更改其内部实现。
本文将深入探讨Python中的装饰器，从基本概念开始，逐步过渡到更复杂的使用场景，并通过实际代码示例展示如何在项目中应用装饰器。
什么是装饰器？
在Python中，装饰器是一种特殊的函数，它可以接收另一个函数作为参数，并扩展该函数的功能而不显式地修改它的代码。这种设计模式使得代码更加模块化和易于维护。
基本语法
一个简单的装饰器可以定义如下：
def my_decorator(func): def wrapper(): print("Something is happening before the function is called.") func() print("Something is happening after the function is called.") return wrapper@my_decoratordef say_hello(): print("Hello!")say_hello()在这个例子中，say_hello 函数被 my_decorator 装饰。当调用 say_hello() 时，实际上执行的是 wrapper() 函数，这允许我们在原始函数执行前后添加额外的逻辑。
参数化的装饰器
有时候我们需要给装饰器传递参数。为了实现这一点，我们可以再包装一层函数。
def repeat(num_times): def decorator_repeat(func): def wrapper(*args, **kwargs): for _ in range(num_times): result = func(*args, **kwargs) return result return wrapper return decorator_repeat@repeat(num_times=3)def greet(name): print(f"Hello {name}")greet("Alice")这里，repeat 是一个参数化的装饰器，它接受一个参数 num_times，用于指定函数应该被执行的次数。
类装饰器
除了函数，Python也支持类装饰器。类装饰器通常用于需要保持状态的情况。
class CountCalls: def __init__(self, func): self.func = func self.num_calls = 0 def __call__(self, *args, **kwargs): self.num_calls += 1 print(f"This is call {self.num_calls} of {self.func.__name__}") return self.func(*args, **kwargs)@CountCallsdef say_goodbye(): print("Goodbye!")say_goodbye()say_goodbye()在这个例子中，CountCalls 是一个类装饰器，它记录了 say_goodbye 函数被调用了多少次。
使用标准库中的装饰器
Python的标准库提供了几个内置的装饰器，如 functools.lru_cache 和 property，它们可以帮助优化性能和简化代码。
functools.lru_cache
这个装饰器为函数提供最近最少使用（LRU）缓存，可以显著提高重复计算密集型函数的性能。
from functools import lru_cache@lru_cache(maxsize=128)def fibonacci(n): if n < 2: return n return fibonacci(n-1) + fibonacci(n-2)print([fibonacci(n) for n in range(10)])在这个例子中，fibonacci 函数的结果会被缓存，避免了重复计算相同的值。
property
property 装饰器可以让方法像属性一样被访问，这对于封装数据和提供只读接口非常有用。
class Circle: def __init__(self, radius): self._radius = radius @property def radius(self): """The radius property.""" print("Getter called") return self._radius @radius.setter def radius(self, value): if not isinstance(value, (int, float)): raise TypeError("Radius must be a number") self._radius = valuec = Circle(5)print(c.radius) # Getter calledc.radius = 10 # Setter called在这里，radius 方法通过 @property 装饰器变成了一个属性，同时提供了 getter 和 setter 方法来控制对 _radius 的访问。
装饰器是Python中一个强大的特性，它允许开发者以一种非侵入的方式增强或修改现有代码的功能。通过本文的介绍，你应该已经了解了如何创建和使用基本的装饰器，以及如何利用它们来解决现实世界中的问题。无论是简单的日志记录还是复杂的缓存策略，装饰器都能为你提供简洁而有效的解决方案。
