python装饰器的详解使用

一、背景知识

闭包（Closure） 是一个编程概念，在 Python 中是一个非常重要的特性。简单来说，闭包是一个函数，它能够记住并访问其外部作用域中的变量，即使外部函数已经执行完毕。

1. 详细解释：

在 Python 中，闭包指的是 一个函数嵌套在另一个函数中，并且内部函数引用了外部函数的变量。即使外部函数已经执行完毕，内部函数依然能够访问这些外部函数的变量，这些被引用的变量会“被记住”，这就是闭包的特性。

2. 形成闭包的条件

一个函数是闭包，必须满足以下三个条件：

1. 有一个嵌套函数（即一个函数内部定义了另一个函数）。
2. 内部函数引用了外部函数的变量。
3. 外部函数返回了内部函数，并且内部函数在外部函数执行完毕后依然可以访问外部函数的变量。

3. 闭包的例子

3.1 基本闭包示例：

def outer():x = 10  # 外部函数的局部变量def inner():print(x)  # 内部函数引用了外部函数的变量 xreturn inner  # 返回内部函数# 获取闭包函数
closure = outer()# 调用闭包函数
closure()

输出：

10

解释：

1. outer 函数：它有一个局部变量 x，并定义了一个嵌套的 inner 函数。
2. inner 函数：它引用了外部函数 outer 的变量 x。
3. 返回 inner：outer 函数返回了 inner 函数，即 closure，即使 outer 函数已经执行完毕，closure 依然能够访问 x。
4. 执行 closure()：调用 closure() 实际上是在执行 inner()，并打印了 x 的值。

3.2 为什么会形成闭包？

当 outer() 执行时，它会返回 inner()。此时 inner() 依然持有对 x 的引用（x 是 outer 函数的局部变量）。即使 outer() 函数已经结束执行，inner() 依然可以访问 x，这就是闭包的特性。

4. 闭包的应用：生成器和装饰器

闭包在实际编程中有很多应用，特别是在以下两种场景中：

1. 生成器函数：生成器函数利用闭包来记住每次迭代的状态。
2. 装饰器：装饰器函数利用闭包来扩展或修改其他函数的行为，同时保留对原始函数的访问。

二、装饰器概述

在 Python 中，装饰器（Decorator）是一个非常强大的功能，它本质上是一个 函数，用于在不修改原始函数代码的情况下，为其添加额外的功能。简单来说，装饰器是一种 函数包装器，它可以用来在函数执行前后添加自定义逻辑。

1. 装饰器的工作原理

装饰器本质上是一个接受一个函数作为输入并返回一个函数的函数。它能够在不修改原始函数代码的情况下，为这个函数增加额外的功能。

1.1基本概念

1. 接受一个函数作为参数：装饰器接收一个函数作为输入。
2. 返回一个新函数：装饰器返回一个新的函数，通常是对原始函数的增强或修改版本。

1.2 举个简单的例子：

def my_decorator(func):def wrapper():print("Before the function is called.")func()  # 调用原始函数print("After the function is called.")return wrapperdef say_hello():print("Hello!")# 使用装饰器
decorated_say_hello = my_decorator(say_hello)# 调用装饰后的函数
decorated_say_hello()

输出：

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

在上面的代码中：

• my_decorator 是一个装饰器，它接受 say_hello 函数作为参数，并返回一个新的 wrapper 函数。
• wrapper 在调用 say_hello 之前和之后增加了额外的打印语句。

1.3 使用 @ 语法糖

在 Python 中，你可以通过 @ 语法糖来简化装饰器的使用，避免显式地将原函数传递给装饰器。

@my_decorator
def say_hello():print("Hello!")# 直接调用装饰后的函数
say_hello()

输出和之前一样：

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

2. 装饰器的实际应用

装饰器通常用于以下几个场景：

1. 日志记录：记录函数的执行日志。
2. 权限验证：在执行函数之前检查用户是否有权限。
3. 缓存：缓存函数的计算结果，以提高效率。
4. 计时：测量函数执行的时间。

三、示例分析

1 装饰器语法糖

python提供了@符号作为装饰器的语法糖，使我们更方便的应用装饰函数。但使用语法糖要求装饰函数必须return一个函数对象。因此我们将上面的func函数使用内嵌函数包裹并return。

1.1 函数装饰器

（1）不带参数装饰器，不带参数函数

def use_logging(func):print(f"传入函数名称: {func.__name__}")def _deco():print("%s is running" % func.__name__)func()return _decoprint("1" * 20)@use_logging
def bar():