深入理解Python中的装饰器：从基础到高级
在现代编程中，装饰器（Decorator）是一种非常强大的工具，它允许开发者以一种优雅且可扩展的方式修改函数或类的行为。本文将详细介绍Python中的装饰器，从基础概念到实际应用，并通过代码示例帮助读者深入理解这一技术。
什么是装饰器？
装饰器本质上是一个函数，它接受一个函数作为参数并返回一个新的函数。通过这种方式，装饰器可以在不修改原函数代码的情况下为其添加额外的功能。这种设计模式极大地提高了代码的复用性和可维护性。
装饰器的基本结构
让我们先来看一个简单的例子：
def my_decorator(func): def wrapper(): print("Something is happening before the function is called.") func() print("Something is happening after the function is called.") return wrapper@my_decoratordef say_hello(): print("Hello!")say_hello()输出结果：
Something is happening before the function is called.Hello!Something is happening after the function is called.在这个例子中，my_decorator 是一个装饰器，它接收 say_hello 函数作为参数，并返回一个新函数 wrapper。当我们调用 say_hello() 时，实际上是调用了 wrapper()，从而实现了在原函数执行前后添加额外功能的目的。
带参数的装饰器
有时候，我们需要装饰器能够处理带有参数的函数。这可以通过在 wrapper 函数中传递参数来实现：
def my_decorator(func): def wrapper(*args, **kwargs): print("Before calling the function") result = func(*args, **kwargs) print("After calling the function") return result return wrapper@my_decoratordef add(a, b): return a + bprint(add(3, 5))输出结果：
Before calling the functionAfter calling the function8这里，*args 和 **kwargs 允许我们将任意数量的位置参数和关键字参数传递给被装饰的函数。
嵌套装饰器
在某些情况下，我们可能需要多个装饰器来增强同一个函数。例如：
def decorator_one(func): def wrapper(): print("Decorator One: Before calling the function") func() print("Decorator One: After calling the function") return wrapperdef decorator_two(func): def wrapper(): print("Decorator Two: Before calling the function") func() print("Decorator Two: After calling the function") return wrapper@decorator_one@decorator_twodef greet(): print("Hello from the decorated function!")greet()输出结果：
Decorator One: Before calling the functionDecorator Two: Before calling the functionHello from the decorated function!Decorator Two: After calling the functionDecorator One: After calling the function注意，装饰器的执行顺序是从内到外的。也就是说，@decorator_one 会首先应用 decorator_two 的结果。
带参数的装饰器
如果需要为装饰器本身提供参数，可以再增加一层函数嵌套：
def repeat(num_times): def decorator(func): def wrapper(*args, **kwargs): for _ in range(num_times): result = func(*args, **kwargs) return result return wrapper return decorator@repeat(num_times=3)def greet(name): print(f"Hello {name}")greet("Alice")输出结果：
Hello AliceHello AliceHello Alice在这里，repeat 是一个高阶装饰器，它接收 num_times 参数，并根据该参数决定重复调用被装饰函数的次数。
实际应用场景
装饰器在许多实际场景中都非常有用，下面列举几个常见的例子：
1. 日志记录
我们可以使用装饰器来自动记录函数的调用信息：
import logginglogging.basicConfig(level=logging.INFO)def log_function_call(func): def wrapper(*args, **kwargs): logging.info(f"Calling {func.__name__} with args={args}, kwargs={kwargs}") result = func(*args, **kwargs) logging.info(f"{func.__name__} returned {result}") return result return wrapper@log_function_calldef multiply(a, b): return a * bmultiply(3, 4)输出日志：
INFO:root:Calling multiply with args=(3, 4), kwargs={}INFO:root:multiply returned 122. 缓存结果
装饰器也可以用来缓存函数的结果，避免重复计算：
from functools import lru_cache@lru_cache(maxsize=128)def fibonacci(n): if n < 2: return n else: return fibonacci(n-1) + fibonacci(n-2)print(fibonacci(50))在这个例子中，lru_cache 是 Python 标准库提供的一个装饰器，它可以缓存函数的调用结果，从而显著提高性能。
3. 权限控制
在Web开发中，装饰器常用于权限验证：
def require_admin(func): def wrapper(user, *args, **kwargs): if user.role != "admin": raise PermissionError("Admin role required to perform this action.") return func(user, *args, **kwargs) return wrapperclass User: def __init__(self, name, role): self.name = name self.role = role@require_admindef delete_user(admin_user, target_user): print(f"{admin_user.name} has deleted {target_user.name}")admin = User("Admin", "admin")regular_user = User("Regular", "user")delete_user(admin, regular_user)# delete_user(regular_user, admin) # This will raise a PermissionError总结
装饰器是Python中一种强大而灵活的工具，它可以帮助我们编写更清晰、更模块化的代码。通过本文的介绍，你应该已经了解了如何创建和使用装饰器，以及它们在不同场景下的应用。随着对装饰器的理解加深，你将能够在自己的项目中更有效地利用这一特性。
