【Python高级编程】Python的装饰器详解！

在Python中，装饰器（Decorators）是一个非常重要的概念，也是一种非常强大的编程技巧。本文将会对Python的装饰器进行详细的讲解，包括装饰器的定义、装饰器的使用、装饰器的分类和一些常见的装饰器实例。

一、什么是装饰器？

在Python中，装饰器本质上是一个函数，接受一个函数作为参数，并返回一个新的函数。装饰器的作用是在不修改原函数的情况下，对函数进行增强，比如增加一些额外的功能，修改函数的行为等等。

二、装饰器的使用

使用装饰器非常简单，只需要在函数前面添加@装饰器名称即可，比如：

```
@decorator
def func():
    pass
```

其中，@decorator就是使用了一个名为decorator的装饰器。当调用func函数时，会自动应用decorator装饰器。

三、装饰器的分类

装饰器可以分为函数装饰器和类装饰器两种类型。

（1）函数装饰器

函数装饰器是最常用的装饰器，其定义方式如下：

```
def decorator(func):
    def wrapper(*args, **kwargs):
        # 对原函数进行增强
        return func(*args, **kwargs)
    return wrapper
```

其中，decorator函数接受一个函数作为参数，并返回一个新的函数wrapper，wrapper函数对原函数进行增强，并返回原函数的结果。

使用函数装饰器的示例：

```
def my_decorator(func):
    def wrapper(*args, **kwargs):
        print("Before the function is called.")
        result = func(*args, **kwargs)
        print("After the function is called.")
        return result
    return wrapper
    
@my_decorator
def say_hello():
    print("Hello!")
    
say_hello()
```

运行结果为:

```
Before the function is called.
Hello!
After the function is called.
```

（2）类装饰器

类装饰器是一种比较高级的装饰器，其定义方式如下：

```
class Decorator:
    def __init__(self, func):
        self.func = func
    def __call__(self, *args, **kwargs):
        # 对原函数进行增强
        return self.func(*args, **kwargs)
```

其中，Decorator类接受一个函数作为参数，并定义了__call__方法，该方法对原函数进行增强，并返回原函数的结果。

使用类装饰器的示例：

```
class MyDecorator:
    def __init__(self, func):
        self.func = func
    def __call__(self, *args, **kwargs):
        print("Before the function is called.")
        result = self.func(*args, **kwargs)
        print("After the function is called.")
        return result
        
@MyDecorator
def say_hello():
    print("Hello!")
    
say_hello()
```

运行结果为：

```
Before the function is called.
Hello!
After the function is called.
```

四、常见的装饰器实例

（1）计时器装饰器

计时器装饰器可以用来统计函数执行的时间，其定义如下：

```
import time

def timer(func):
    def wrapper(*args, **kwargs):
        start = time.time()
        result = func(*args, **kwargs)
        end = time.time()
        print("The function {} takes {} seconds to run.".format(func.__name__, end - start))
        return result
    return wrapper
```

使用计时器装饰器的示例：

```
@timer
def my_func():
    time.sleep(2)

my_func()
```

运行结果为：

```
The function my_func takes 2.001253604888916 seconds to run.
```

（2）缓存装饰器

缓存装饰器可以用来缓存函数的结果，避免重复计算，其定义如下：

```
def cache(func):
    cache_dict = {}
    def wrapper(*args):
        if args in cache_dict:
            return cache_dict[args]
        else:
            result = func(*args)
            cache_dict[args] = result
            return result
    return wrapper
```

使用缓存装饰器的示例：

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

print(fib(10))
print(fib(11))
```

运行结果为：

```
55
89
```

五、总结

本文详细介绍了Python中装饰器的定义、使用、分类和常见实例，希望对读者理解Python装饰器的作用和使用有所帮助。装饰器在Python中是一个非常强大的编程技巧，可以让代码更加简洁、优雅，并且更易于维护和扩展。