Python 进阶之装饰器：优雅的实现代码功能增强

在 Python 中，装饰器是一种非常重要的概念，我们可以通过装饰器来优雅的实现代码的功能增强。本文将介绍装饰器的概念、原理和应用，希望能够为大家提供一些帮助。

一、什么是装饰器

装饰器是 Python 中的一种高级语法和设计模式，它允许在函数或类上动态添加功能，而不需要修改原始代码。在 Python 中，函数和类都可以作为装饰器使用。

装饰器的作用是在函数或类的前后添加一些功能，例如日志记录、异常捕获、权限验证、性能分析等。可以将装饰器看作是封装好的功能模块，通过装饰器的方式使用它们，可以使代码更加简洁和可读性更高。

二、装饰器的原理

装饰器的原理是利用 Python 的函数式编程特性和闭包，通过嵌套函数的形式实现。具体来说，装饰器是一个闭包函数，它的参数是一个被装饰的函数或类，返回值是一个增强了功能的函数或类。

装饰器可以在原始函数或类的前后添加一些代码，例如打印日志、记录执行时间、捕获异常等。因此，装饰器的本质是一个函数，它接受一个函数或类作为参数，并返回一个新的函数或类，新的函数或类在原始函数或类的基础上增加了一些功能。

三、装饰器的应用

1. 记录日志

装饰器可以用于记录函数或方法的运行日志，例如记录函数的输入、输出、执行时间等信息，方便后续的调试和分析。以下是一个记录函数运行日志的装饰器示例：

```
import functools
import logging

def log(func):
    @functools.wraps(func)
    def wrapper(*args, **kw):
        logging.info('Calling function %s' % func.__name__)
        logging.info('Args: %s, %s' % (args, kw))
        result = func(*args, **kw)
        logging.info('Result: %s' % result)
        return result
    return wrapper
    
@log
def add(x, y):
    return x + y

print(add(1, 2))
```

运行上述代码，会输出以下日志信息：

```
INFO:root:Calling function add
INFO:root:Args: (1, 2), {}
INFO:root:Result: 3
```

2. 缓存

装饰器还可以用于实现缓存，例如将函数的计算结果缓存起来，避免重复计算。以下是一个实现缓存的装饰器示例：

```
import functools

def cache(func):
    @functools.wraps(func)
    def wrapper(*args, **kw):
        key = args + tuple(kw.items())
        if key not in wrapper.cache:
            wrapper.cache[key] = func(*args, **kw)
        return wrapper.cache[key]
    wrapper.cache = {}
    return wrapper

@cache
def fib(n):
    if n < 2:
        return n
    else:
        return fib(n-1) + fib(n-2)

print(fib(30))
```

运行上述代码，会输出斐波那契数列的第 30 项。

3. 权限验证

装饰器还可以用于实现权限验证，例如判断用户是否具有操作权限。以下是一个实现权限验证的装饰器示例：

```
import functools

def login_required(func):
    @functools.wraps(func)
    def wrapper(request, *args, **kw):
        if request.is_authenticated:
            return func(request, *args, **kw)
        else:
            return '请先登录'
    return wrapper

@login_required
def secret_page(request):
    return '这是一个机密页面'

print(secret_page({'is_authenticated': True}))
```

运行上述代码，会输出 '这是一个机密页面'。

四、小结

装饰器是 Python 中的一种高级语法和设计模式，它可以通过动态添加功能的方式实现代码功能增强，让代码更加简洁和可读性更高。装饰器的本质是一个闭包函数，它的参数是一个被装饰的函数或类，返回值是一个增强了功能的函数或类。在实际应用中，装饰器可以用于实现日志记录、缓存、权限验证等功能。