Python 装饰器详解

装饰器是 Python 中一种强大的语法特性，它允许在不修改原函数代码的情况下动态地扩展函数的功能。装饰器本质上是一个高阶函数，它接受一个函数作为参数并返回一个新的函数。

基本装饰器

1. 简单装饰器示例

def my_decorator(func):def wrapper():print("函数执行前")func()print("函数执行后")return wrapper@my_decorator
def say_hello():print("Hello!")say_hello()

输出：

函数执行前
Hello!
函数执行后

2. 装饰器的工作原理

@my_decorator 语法糖等价于 say_hello = my_decorator(say_hello)
my_decorator 接收 say_hello 函数作为参数
返回 wrapper 函数，它"包裹"了原函数

带参数的装饰器

1. 函数带参数的装饰器

def decorator_with_args(func):def wrapper(name):print(f"准备调用 {func.__name__}")func(name)print(f"{func.__name__} 调用完成")return wrapper@decorator_with_args
def greet(name):print(f"Hello, {name}!")greet("Alice")

2. 装饰器本身带参数

def repeat(num_times):def decorator(func):def wrapper(*args, **kwargs):for _ in range(num_times):func(*args, **kwargs)return wrapperreturn decorator@repeat(3)
def say_hello(name):print(f"Hello, {name}!")say_hello("Bob")

输出：

Hello, Bob!
Hello, Bob!
Hello, Bob!

类装饰器

装饰器不仅可以是函数，还可以是类：

class CountCalls:def __init__(self, func):self.func = funcself.num_calls = 0def __call__(self, *args, **kwargs):self.num_calls += 1print(f"函数已被调用 {self.num_calls} 次")return self.func(*args, **kwargs)@CountCalls
def example():print("执行示例函数")example()
example()
example()

输出：

函数已被调用 1 次
执行示例函数
函数已被调用 2 次
执行示例函数
函数已被调用 3 次
执行示例函数

多个装饰器叠加

可以同时应用多个装饰器：

def uppercase_decorator(func):def wrapper():result = func()return result.upper()return wrapperdef exclamation_decorator(func):def wrapper():result = func()return result + "!"return wrapper@exclamation_decorator
@uppercase_decorator
def say_hi():return "hi there"print(say_hi())  # 输出: HI THERE!

注意：装饰器的应用顺序是从下往上，先应用 uppercase_decorator，然后是 exclamation_decorator。

内置装饰器

Python 本身提供了一些内置装饰器：

@staticmethod - 定义静态方法
@classmethod - 定义类方法
@property - 将方法转换为属性

装饰器的常见用途

日志记录
性能测试（计算函数执行时间）
权限验证
缓存（备忘录模式）
输入验证
注册插件
重试机制

性能测试装饰器示例

import timedef timer(func):def wrapper(*args, **kwargs):start = time.time()result = func(*args, **kwargs)end = time.time()print(f"{func.__name__} 执行时间: {end - start:.4f} 秒")return resultreturn wrapper@timer
def slow_function():time.sleep(2)slow_function()

保留原函数的元信息

使用 functools.wraps 可以保留原函数的元信息：

from functools import wrapsdef my_decorator(func):@wraps(func)def wrapper(*args, **kwargs):"""这是包装函数的文档字符串"""print("装饰器添加的功能")return func(*args, **kwargs)return wrapper@my_decorator
def example():"""这是原函数的文档字符串"""print("原函数功能")print(example.__name__)  # 输出: example
print(example.__doc__)   # 输出: 这是原函数的文档字符串