Python函数装饰器基础知识

函数装饰器是Python语言最优秀的设计之一，它以非常简洁的方式增强了函数的行为，让崎岖不平之路变得平坦顺畅。

函数装饰器是什么

函数装饰器是一个可调用对象，它的参数是另外一个函数。比如：

@decorate
def target():
    print("running target()")

跟下面代码效果是一样的：

def target():
    print("running target()")

target = decorate(target)

简单实现@decorate:

def decorate(func):
    def inner():
        print("running inner()")
    return inner

测试一下：

>>> target()
running inner()
>>> target
<function decorate.<locals>.inner at 0x04899D18>

新的target是decorate(target)返回的inner函数。

因为装饰器只是代码优化的一种手段，不像if语句for语句那样，决定了程序流程，所以严格来说，装饰器只是语法糖。它有两个特性，一是能把被装饰的函数替换成其他函数，二是装饰器在加载模块时立即执行。

装饰器在导入时执行

若想真正理解装饰器，需要区分导入时和运行时。函数装饰器在导入模块时立即执行，而被装饰的函数只在明确调用时运行。

接下来通过示例对这个特性进行说明，新建registration.py模块：

registry = []


def register(func):
    # 装饰器函数也可以不定义内部函数
    print("running register(%s)" % func)
    registry.append(func)
    return func


@register
def f1():
    print("running f1()")


@register
def f2():
    print("running f2()")


def f3():
    print("running f3()")


def main():
    print("running main()")
    print("registry ->", registry)
    f1()
    f2()
    f3()


if __name__ == "__main__":
    main()

从结果能看出来：

• @register作用到f1和f2上，在导入时，在main()调用前就执行了。
• f3没有装饰器，就没有在main()调用前执行@register。
• 在main()调用后，明确调用f1()、f2()、f3()才执行函数。

import模块能看得更明显：

>>> import registration
running register(<function f1 at 0x0189A730>)
running register(<function f2 at 0x0189A6E8>)

装饰器在导入时就执行了。

使用装饰器改进策略模式

在《Python设计模式知多少》文章中提到了装饰器可以更优雅的实现策略模式的最佳策略，它的实现代码如下：

promos = []

def promotion(promo_func):
    promos.append(promo_func)
    return promo_func

@promotion
def fidelity(order):
    """5% discount for customers with 1000 or more fidelity points"""
    return order.total() * .05 if order.customer.fidelity >= 1000 else 0

@promotion
def bulk_item(order):
    """10% discount for each LineItem with 20 or more units"""
    discount = 0
    for item in order.cart:
        if item.quantity >= 20:
            discount += item.total() * .1
    return discount

@promotion
def large_order(order):
    """7% discount for orders with 10 or more distinct items"""
    distinct_items = {item.product for item in order.cart}
    if len(distinct_items) >= 10:
        return order.total() * .07
    return 0

def best_promo(order):
    """Select best discount available
    """
    return max(promo(order) for promo in promos)

它解决了"如果想要添加新的促销策略，那么要定义相应函数并添加到promos列表中"这个缺陷，并有更多优点：

• 新的促销策略，用@promotion装饰器即可添加。
• 促销策略函数不用以_promo结尾，可以任意命令。
• 促销策略可以在任意模块定义，只需要使用@promotion装饰器即可。

小结

本文首先介绍了函数装饰器是一个可调用对象，它的参数是另外一个函数。严格来说，它只是语法糖。要理解装饰器，需要区别导入时和运行时，装饰器在导入时就会执行。最后使用装饰器对策略模式的最佳策略进行了优化。为了进一步学习函数装饰器，得先明白另外一个很重要的概念：闭包。

参考资料：

《流畅的Python》