Python裝飾器：優雅地實現邏輯復用

一、概述

在Python中，函數是一等公民，可以作為參數傳遞給其他函數，也可以作為返回值。裝飾器是Python語言提供的一項強大的語法特性，它可以優雅地實現邏輯復用。裝飾器可以在不修改原函數的情況下，增加新的功能或修改原函數的行為，這為我們的代碼編寫提供了更加靈活和簡潔的方式。

二、使用裝飾器

使用裝飾器非常簡單，只需要在函數定義的上方添加@裝飾器名，就可以完成對該函數的裝飾。下面是一個簡單的裝飾器示例，它可以在函數執行前後列印函數名：

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，我們定義了一個名為log的裝飾器，在該裝飾器中定義了一個wrapper函數作為裝飾函數，並在該函數中添加了列印函數名的語句。在函數執行前後，會通過wrapper函數進行裝飾。通過上述代碼輸出可以看到，程序會先輸出”call hello():”，然後再輸出”Hello, World!”。

三、裝飾器的實現原理

裝飾器的實現原理是非常簡單的，本質上是函數的嵌套。下面是一個示例，包含了兩個裝飾器實現同一個函數的裝飾：

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()

在上述代碼中，我們分別定義了log1和log2兩個裝飾器。在裝飾函數時，最先執行的是離函數最近的裝飾器，也就是log2，然後執行log1。在函數執行時，也是按照倒序執行。可以看到，程序會先輸出”begin call hello():”，然後輸出”call hello():”，最後輸出”end call hello():”。

四、裝飾器的應用場景

裝飾器可以用於許多場景，以下是幾個常見的應用場景。

1. 日誌記錄

在日誌記錄方面，可以通過定義一個log裝飾器，來記錄函數的調用日誌，以便於後期排查問題。下面是一個日誌記錄的示例：

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. 許可權檢查

在許可權檢查方面，可以通過定義一個auth裝飾器，來檢查用戶是否具有操作該功能的許可權。下面是一個簡單的許可權檢查的示例：

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. 記錄函數執行時間

在記錄函數執行時間方面，可以通過定義一個timer裝飾器，來記錄函數的執行時間。下面是一個記錄函數執行時間的示例：

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、總結

Python裝飾器是一種高效而強大的語法特性，可以讓我們在不修改原函數的情況下，靈活地對函數進行功能增強或者修改函數行為。裝飾器是Python編程中必不可少的一部分，使用裝飾器可以提高代碼的可讀性和可維護性，讓我們的代碼寫起來更加簡潔、優雅。