Python装饰器：优雅地实现逻辑复用

一、概述

在Python中，函数是一等公民，可以作为参数传递给其他函数，也可以作为返回值。装饰器是Python语言提供的一项强大的语法特性，它可以优雅地实现逻辑复用。装饰器可以在不修改原函数的情况下，增加新的功能或修改原函数的行为，这为我们的代码编写提供了更加灵活和简洁的方式。

二、使用装饰器

使用装饰器非常简单，只需要在函数定义的上方添加@装饰器名，就可以完成对该函数的装饰。下面是一个简单的装饰器示例，它可以在函数执行前后打印函数名：

def log(func):
    def wrapper(*args, **kwargs):
        print('call %s():' % func.__name__)
        return func(*args, **kwargs)
    return wrapper

@log
def hello():
    print('Hello, World!')

hello()

在上面的示例中，我们定义了一个名为log的装饰器，在该装饰器中定义了一个wrapper函数作为装饰函数，并在该函数中添加了打印函数名的语句。在函数执行前后，会通过wrapper函数进行装饰。通过上述代码输出可以看到，程序会先输出"call hello():"，然后再输出"Hello, World!"。

三、装饰器的实现原理

装饰器的实现原理是非常简单的，本质上是函数的嵌套。下面是一个示例，包含了两个装饰器实现同一个函数的装饰：

def log1(func):
    def wrapper(*args, **kwargs):
        print('call %s():' % func.__name__)
        return func(*args, **kwargs)
    return wrapper

def log2(func):
    def wrapper(*args, **kwargs):
        print('begin call %s():' % func.__name__)
        result = func(*args, **kwargs)
        print('end call %s():' % func.__name__)
        return result
    return wrapper

@log1
@log2
def hello():
    print('Hello, World!')

hello()

在上述代码中，我们分别定义了log1和log2两个装饰器。在装饰函数时，最先执行的是离函数最近的装饰器，也就是log2，然后执行log1。在函数执行时，也是按照倒序执行。可以看到，程序会先输出"begin call hello():"，然后输出"call hello():"，最后输出"end call hello():"。

四、装饰器的应用场景

装饰器可以用于许多场景，以下是几个常见的应用场景。

1. 日志记录

在日志记录方面，可以通过定义一个log装饰器，来记录函数的调用日志，以便于后期排查问题。下面是一个日志记录的示例：

def log(func):
    def wrapper(*args, **kwargs):
        logging.info('call %s():' % func.__name__)
        return func(*args, **kwargs)
    return wrapper

@log
def hello():
    print('Hello, World!')

2. 权限检查

在权限检查方面，可以通过定义一个auth装饰器，来检查用户是否具有操作该功能的权限。下面是一个简单的权限检查的示例：

def auth(func):
    def wrapper(*args, **kwargs):
        if check_permission():
            return func(*args, **kwargs)
        else:
            raise Exception('Permission denied')
    return wrapper

@auth
def delete_user(user_id):
    # delete user
    pass

3. 记录函数执行时间

在记录函数执行时间方面，可以通过定义一个timer装饰器，来记录函数的执行时间。下面是一个记录函数执行时间的示例：

import time

def timer(func):
    def wrapper(*args, **kwargs):
        start_time = time.time()
        result = func(*args, **kwargs)
        end_time = time.time()
        print('Function %s() executed in %s seconds' % (func.__name__, end_time - start_time))
        return result
    return wrapper

@timer
def slow_function():
    time.sleep(2)

五、总结

Python装饰器是一种高效而强大的语法特性，可以让我们在不修改原函数的情况下，灵活地对函数进行功能增强或者修改函数行为。装饰器是Python编程中必不可少的一部分，使用装饰器可以提高代码的可读性和可维护性，让我们的代码写起来更加简洁、优雅。