Python 装饰器用法详解

一、基本概念

二、语法形式

三、用法示例

1、用于日志记录

2、用于性能测试

3、用于事务处理

4、用于缓存结果

5、用于权限验证

总结

Python装饰器是Python中一种非常有用且强大的工具，它允许我们在不修改原有函数或类的基础上，对它们进行增强或修改。装饰器本质上是一个函数，它接受另一个函数作为参数，并返回一个新的函数。装饰器的语法形式为@decorator，它表示将一个函数进行装饰。

在Python中，装饰器广泛应用于各种场景，如日志记录、性能测试、事务处理等。通过使用装饰器，我们可以轻松地将一些通用的逻辑或行为附加到函数或类上，而无需在每个函数或类中重复编写相同的代码。

下面我们将详细介绍Python装饰器的基本概念、语法、用法和最佳实践，并通过丰富的代码示例进行演示。

一、基本概念

在Python中，装饰器是一个函数，它接受另一个函数作为参数，并返回一个新的函数。装饰器通常用于修改或增强原有函数的行为。通过使用装饰器，我们可以将一些通用的逻辑或行为（如日志记录、性能测试、事务处理等）附加到函数或类上，而无需在每个函数或类中重复编写相同的代码。

二、语法形式

装饰器的语法形式为@decorator，它表示将一个函数进行装饰。下面是一个简单的示例：

def my_decorator(func):  def wrapper():  print("Before the function is called.")  func()  print("After the function is called.")  return wrapper  @my_decorator  
def say_hello():  print("Hello!")

在这个例子中，我们定义了一个名为my_decorator的装饰器函数，它接受一个函数作为参数，并返回一个新的函数wrapper。wrapper函数在调用原有函数之前和之后输出一些信息。然后我们使用@my_decorator将say_hello函数进行装饰。

当我们调用say_hello函数时，实际上会执行wrapper函数，它会在调用say_hello之前和之后输出信息。

三、用法示例

1、用于日志记录

装饰器可以用于日志记录，自动记录函数的执行时间和输出信息。下面是一个示例：

import time  def log_execution_time(func):  def wrapper(*args, **kwargs):  start_time = time.time()  result = func(*args, **kwargs)  end_time = time.time()  print(f"Function {func.__name__} took {end_time - start_time:.6f} seconds to execute.")  return result  return wrapper  @log_execution_time  
def some_function():  time.sleep(1)  print("Function executed.")

这个示例中，我们定义了一个名为log_execution_time的装饰器函数，它接受一个函数作为参数，并返回一个新的函数wrapper。wrapper函数在调用原有函数之前和之后记录时间，并输出函数的执行时间。然后我们使用@log_execution_time将some_function函数进行装饰。当我们调用some_function函数时，实际上会执行wrapper函数，它会在调用some_function之前和之后记录时间，并输出执行时间。

2、用于性能测试

装饰器还可以用于性能测试，自动测试函数的执行时间和内存使用情况。下面是一个示例：

import time  
import tracemalloc  def measure_execution_time(func):  def wrapper(*args, **kwargs):  tracemalloc.start()  result = func(*args, **kwargs)  total_time = tracemalloc.stop() / 1000000.0  # convert to milliseconds  print(f"Function {func.__name__} took {total_time:.6f} ms to execute.")  return result  return wrapper

3、用于事务处理

装饰器还可以用于事务处理，自动管理函数的事务操作。下面是一个示例：

def transaction(func):  def wrapper(*args, **kwargs):  conn = database_connection()  # 获取数据库连接  try:  conn.begin()  # 开始事务  result = func(conn, *args, **kwargs)  conn.commit()  # 提交事务  return result  except:  conn.rollback()  # 回滚事务  raise  finally:  conn.close()  # 关闭数据库连接  return wrapper  @transaction  
def some_function(conn, arg1, arg2):  # 在函数中执行数据库操作  # ...

这个示例中，我们定义了一个名为transaction的装饰器函数，它接受一个函数作为参数，并返回一个新的函数wrapper。wrapper函数在调用原有函数之前获取数据库连接，并开始事务。如果原有函数执行成功，则提交事务；如果发生异常，则回滚事务。最后，无论如何都会关闭数据库连接。然后我们使用@transaction将some_function函数进行装饰。当我们调用some_function函数时，实际上会执行wrapper函数，它会在调用some_function之前获取数据库连接，并管理事务。

4、用于缓存结果

装饰器还可以用于缓存函数的结果，避免重复计算。下面是一个示例：

def cache(func):  cache = {}  def wrapper(*args, **kwargs):  key = str(args) + str(kwargs)  if key in cache:  return cache[key]  else:  result = func(*args, **kwargs)  cache[key] = result  return result  return wrapper  @cache  
def some_function(arg1, arg2):  # 在函数中执行耗时操作  # ...

这个示例中，我们定义了一个名为cache的装饰器函数，它接受一个函数作为参数，并返回一个新的函数wrapper。wrapper函数在调用原有函数之前检查缓存中是否已经存在结果，如果存在则直接返回结果；如果不存在则执行原有函数，并将结果存储在缓存中。然后我们使用@cache将some_function函数进行装饰。当我们多次调用some_function函数时，第一次执行原有函数并缓存结果；之后的调用直接返回缓存中的结果。这样可以避免重复计算，提高性能。

5、用于权限验证

装饰器还可以用于权限验证，自动验证函数调用是否符合权限要求。下面是一个示例：

def check_permission(func):  def wrapper(*args, **kwargs):  # 验证用户是否有权限调用该函数  if not user_has_permission():  raise PermissionDenied("You do not have permission to perform this action.")  return func(*args, **kwargs)  return wrapper  @check_permission  
def some_function():  # 在函数中执行敏感操作  # ...

这个示例中，我们定义了一个名为check_permission的装饰器函数，它接受一个函数作为参数，并返回一个新的函数wrapper。wrapper函数在调用原有函数之前验证用户是否有权限调用该函数，如果没有权限则抛出PermissionDenied异常。

如果有权限则执行原有函数。然后我们使用@check_permission将some_function函数进行装饰。当我们调用some_function函数时，实际上会执行wrapper函数，它会在调用some_function之前验证用户权限。