一、閉包

在學(xué)習(xí)裝飾器前，需要先了解閉包的概念。形成閉包的要點(diǎn)：

• 函數(shù)嵌套
• 將內(nèi)部函數(shù)作為外部函數(shù)的返回值
• 內(nèi)部函數(shù)必須要使用到外部函數(shù)的變量

下面以一個(gè)計(jì)算列表平均值的案例來(lái)講解閉包：

def make_average():
    # 創(chuàng)建一個(gè)列表，用來(lái)保存數(shù)值
    nums = []

    # 定義一個(gè)內(nèi)部函數(shù)，用來(lái)計(jì)算列表的平均值
    def average(n):
        # 將數(shù)值添加到列表中
        nums.append(n)
        # 返回平均值
        return sum(nums) / len(nums)

    return average

1. 首先，定義一個(gè)函數(shù)make_average；
2. 其次，在make_average函數(shù)內(nèi)定義一個(gè)空列表，用來(lái)存儲(chǔ)數(shù)值；
3. 再次，定義一個(gè)內(nèi)部函數(shù)，用來(lái)計(jì)算列表平均值；
4. 最后，將這個(gè)內(nèi)函數(shù)作為外函數(shù)make_average的返回值，注意不要加( )，加( )就變成調(diào)用這個(gè)函數(shù)了。

# 調(diào)用外部函數(shù)，并將其復(fù)制給一個(gè)變量，注意：此時(shí)返回的是內(nèi)函數(shù)的內(nèi)存地址
a = make_average()
# 給這個(gè)變量加()，就相當(dāng)于調(diào)用了內(nèi)函數(shù)average
print(a(20))
print(a(30))

運(yùn)行結(jié)果如下：當(dāng)傳入的數(shù)值為20時(shí)，列表中只有一個(gè)數(shù)，所以計(jì)算結(jié)果是20；當(dāng)再傳入一個(gè)數(shù)值30時(shí)，此時(shí)列表中就有兩個(gè)數(shù)20和30，所以平均值的計(jì)算結(jié)果是25.

二、裝飾器

1.裝飾器引入

例如，有以下兩個(gè)函數(shù)，分別計(jì)算兩個(gè)數(shù)的和以及成績(jī)：

def add(a, b):
    """計(jì)算兩數(shù)之和"""
    res = a + b
    return res

def mul(a, b):
    """計(jì)算兩數(shù)之積"""
    res = a * b
    return res

現(xiàn)在有個(gè)需求：我想要在每個(gè)函數(shù)的計(jì)算開(kāi)始前打印“開(kāi)始計(jì)算...”，在計(jì)算結(jié)束后打印“計(jì)算結(jié)束...”。我們可以通過(guò)直接修改函數(shù)代碼的方式來(lái)滿(mǎn)足這個(gè)需求，但這樣會(huì)面臨以下問(wèn)題：

1. 如果要修改的函數(shù)過(guò)多，十個(gè)甚至一百個(gè)函數(shù)，未免不現(xiàn)實(shí)；
2. 不便于后期維護(hù)，例如我不想打印“開(kāi)始計(jì)算...”了，而是要打印“begin...”，豈不是又要重新修改一遍；
3. 違反開(kāi)閉原則（OCP），即程序的設(shè)計(jì)，要求開(kāi)放對(duì)程序的擴(kuò)展、關(guān)閉對(duì)程序的修改；

所以，上述直接修改函數(shù)代碼的方式不可行。我們希望在不修改原函數(shù)的情況下，實(shí)現(xiàn)對(duì)函數(shù)的擴(kuò)展。例如：

def new_add(a, b):
    print("開(kāi)始計(jì)算...")
    r = add(a, b)
    print("計(jì)算結(jié)束...")
    return r


print(new_add(22, 33))

執(zhí)行結(jié)果如下：

這種新創(chuàng)建一個(gè)函數(shù)的方式雖然沒(méi)有修改原函數(shù)，但面臨一個(gè)很?chē)?yán)重的問(wèn)題：

只能擴(kuò)展指定函數(shù)，不能通用于其它函數(shù)，例如擴(kuò)展上述的add函數(shù)，而不能擴(kuò)展mul函數(shù)，如果想要擴(kuò)展mul函數(shù)，只能再創(chuàng)建一個(gè)擴(kuò)展函數(shù)；

因?yàn)椋覀兿Ｍ梢远x一個(gè)通用的擴(kuò)展函數(shù)，可以作用域所有函數(shù)。這類(lèi)不改變?cè)瘮?shù)代碼的通用函數(shù)就是：裝飾器。

2.函數(shù)裝飾器

裝飾器本質(zhì)上是一個(gè)python函數(shù)或類(lèi)，它可以讓其他函數(shù)或類(lèi)在不需要做任何代碼修改的前提下增加額外功能，也就是為已經(jīng)存在的對(duì)象添加額外功能，裝飾器的返回值也是一個(gè)函數(shù)/類(lèi)對(duì)象。它經(jīng)常用于有切面需求的場(chǎng)景，比如：插入日志、性能測(cè)試、事務(wù)處理、緩存、權(quán)限校驗(yàn)等場(chǎng)景。

1）被裝飾函數(shù)不帶參數(shù)

例如：

def wrapper_info(func):
    def inner():
        print("開(kāi)始介紹...")
        res = func()
        print("介紹結(jié)束...")
        return res

    return inner

def introduce1():
    print("我是周潤(rùn)發(fā)，我來(lái)自HONG KONG")

info = wrapper_info(introduce1)
info()

運(yùn)行結(jié)果如下：

可見(jiàn)，在沒(méi)有改變?cè)瘮?shù)代碼的情況下，即給原函數(shù)增加了一些額外的功能，func是要修飾的函數(shù)，作為一個(gè)變量傳入裝飾函數(shù)，能夠通用于其他函數(shù)，這個(gè)wrapper_info就是裝飾器。但目前面臨的問(wèn)題是，被裝飾函數(shù)如果帶參數(shù)怎么辦？例如：

def introduce2(name, age):
    print(f"我叫{name}, 我今年{age}歲了")

2）被裝飾函數(shù)帶參數(shù)

盡管可以在裝飾器wrapper_info中傳入name、age，但并不是每個(gè)被裝飾的函數(shù)都只有name、age，亦或是指定類(lèi)型的參數(shù)，還有可能傳入的是字典、列表、元組等。也就是傳入?yún)?shù)的類(lèi)型和數(shù)量不固定怎么辦？

此時(shí)就需要用到不定長(zhǎng)參數(shù)：(*args, **kwargs)

def wrapper_info(func):
    """
    用來(lái)對(duì)其他函數(shù)進(jìn)行擴(kuò)展，使其他函數(shù)可以在執(zhí)行前做一些額外的動(dòng)作
    :param func: 要擴(kuò)展的函數(shù)對(duì)象
    :return:
    """
    def inner(*args, **kwargs):
        print("開(kāi)始介紹...")
        res = func(*args, **kwargs)
        print("介紹結(jié)束...")
        return res

    return inner

例如：

def introduce3(name, age, city):
    print(f"我叫{name}, 我今年{age}歲了, 我來(lái)自{city}")

運(yùn)行結(jié)果如下：

3）裝飾器帶參數(shù)

上述提到的是裝飾器，一種是應(yīng)用于被裝飾的函數(shù)不帶參數(shù)，一種是被裝飾的函數(shù)帶參數(shù)，那裝飾器本身能否帶參數(shù)呢？比如我定義一個(gè)變量，想通過(guò)傳入不同的值來(lái)控制這個(gè)裝飾器實(shí)現(xiàn)不同的功能。答案是肯定的，例如：

def use_log(level):
    def decorator(func):
        def inner(*args, **kwargs):
            if level == "warn":
                logging.warning("%s is running by warning" % func.__name__)
            elif level == "info":
                logging.warning("%s is running by info" % func.__name__)
            else:
                logging.warning("%s is running by other" % func.__name__)
            return func(*args, **kwargs)

        return inner

    return decorator


def introduce4(name, age, city):
    print(f"我叫{name}, 我今年{age}歲了, 我來(lái)自{city}")


info1 = use_log(introduce4('周星馳', 28, '香港'))
info1('info')
info2 = use_log(introduce4('周潤(rùn)發(fā)', 28, '香港'))
info2('warn')
info3 = use_log(introduce4('成龍', 28, '香港'))
info3('xxx')

運(yùn)行結(jié)果如下：

3.裝飾器調(diào)用

方式一：以函數(shù)方式調(diào)用

info3 = wrapper_info(introduce3)
info3('劉德華', 28, '香港')

如果是裝飾器函數(shù)帶參數(shù)，則調(diào)用方式為：

info4 = use_log(introduce4('周星馳', 28, '香港'))
info4('info')

方式二：以語(yǔ)法糖方式調(diào)用

即在被裝飾函數(shù)上方以@符號(hào)進(jìn)行修飾

@wrapper_info
def introduce3(name, age, city):
    print(f"我叫{name}, 我今年{age}歲了, 我來(lái)自{city}")

introduce3('劉德華', 28, '香港')

如果是裝飾器函數(shù)帶參數(shù)，例如上述的use_log，則需要在裝飾器中傳入?yún)?shù)：

@use_log('info')
def introduce4(name, age, city):
    print(f"我叫{name}, 我今年{age}歲了, 我來(lái)自{city}")

小結(jié)

什么是裝飾器？

在不改變?cè)瘮?shù)代碼的情況下，給原函數(shù)增加了一些額外的功能，并且能夠通用于其他函數(shù)，這樣的函數(shù)就稱(chēng)作為裝飾器。

裝飾器的調(diào)用

可以通過(guò)傳統(tǒng)調(diào)用函數(shù)的方式進(jìn)行調(diào)用，也可以通過(guò)@裝飾器的方式調(diào)用

裝飾器的特點(diǎn)

• 通過(guò)裝飾器，可以在不修改原來(lái)函數(shù)的情況下對(duì)函數(shù)進(jìn)行擴(kuò)展
• 一個(gè)函數(shù)可以同時(shí)指定多個(gè)裝飾器