29 装饰器

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一. 什么是装饰器

  • 器 : 就是工具

  • 装饰 : 就是添加新功能

'总结一句话来说' : 就是定义一个函数, 用该函数去为其他函数添加新功能

二. 为何要使用装饰器

1. 开放封闭原则

  • 针对上线的功能对拓展是开放的
  • 但是对修改源代码以及调用方式是封闭的
'总结来说' : 装饰器就是在遵循开放封闭原则的前提下为被装饰对象添加新功能
🐳不修改被装饰对象的源代码
🐳不修改被装饰对象的调用方式

2. 在实际应用场景原因

  • 对上线软件的拓展功能, 我们必须提供扩展的可能性
  • 软件的源代码以及调用方式都应该避免被修改, 否则上线出现 BUG 之后不容易回滚

3. 装饰器与被装饰的对象均可以是任意可调用的对象

  • 装饰器 -----> 函数
  • 被装饰的对象 -----> 函数

三. 无参装饰器的优化历程 (助于理解)

1. 无参装饰器

需求 : 为 index 函数加上计时功能

import time  # time 模块
#time.time() 返回的是时间戳, 从 1970 年 1 月 1 日凌晨到现在的秒数
def index():
    time.sleep(1)
    print('from index')

index()
  • 版本一 : 直接在函数体内部设置计时
import time

def index():
    start=time.time()     #开始时间
    time.sleep(1)         #睡 "1" 秒
    print('from index')
    stop=time.time()      #结束时间
    print('run time is %s' %(stop - start))  #运行时间

index()
🐳🐳结果 : 没有修改调用方式, 但修改了源代码
  • 版本二 : 在调用函数的阶段进行计算时间
import time

def index():
    time.sleep(1)
    print('from index')

start=time.time()
index()
stop=time.time()
print('run time is %s' %(stop - start))
🐳🐳结果 : 没有修改调用方式, 没有修改源代码, 但代码冗余
  • 版本三 : 使用闭函数的方式在 "wrapper" 函数里面调用 "index"
import time

def index():
    time.sleep(1)
    print('from index')

def wrapper():
    start=time.time()
    index()
    stop=time.time()
    print('run time is %s' %(stop - start))

wrapper()
🐳🐳结果 : 解决了代码冗余的问题, 但把 "index" 写死了, 只能计算 "index" 的运行时间
  • 版本四 : 将 "index" 当做参数传入
import time

def index():
    time.sleep(1)
    print('from index')

def index2():
    time.sleep(1)
    print('from index2')

def wrapper(f):
    start=time.time()
    f()  # 函数 index 的内存地址()
    stop=time.time()
    print('run time is %s' %(stop - start))

wrapper(index)   # wrapper(函数 index 的内存地址)
wrapper(index2)  # wrapper(函数 index2 的内存地址)
🐳🐳结果 : 在上一个版本的基础上把被装饰的对象写活了, 可以装饰任何无参函数, 但还是改变了调用方式
  • 版本五 : 优化版本
import time

def index():
    time.sleep(1)
    print('from index')

def outter(f):      # f= 函数 index 的内存地址
    def wrapper():
        start=time.time()
        f()         # 函数 index 的内存地址()
        stop=time.time()
        print('run time is %s' %(stop - start))
    return wrapper

index=outter(index)  # outter(函数 index 的内存地址)
index()              #👆偷梁换柱法, 让使用者感觉不到变化, 之前怎么使用 "index", 现在还是怎么使用
🐳🐳结果 : 没有改变调用方式, 没有改变源代码, 还实现了功能

2. 无参装饰器的雏形

以上版本对于不需要参数传入的函数使用没有问题, 但对有参数传入函数进行装饰就会报错

  • 基于上面的版本进行进一步的优化,
def home(name):
    time.sleep(2)
    print('home page,welecome %s' %name)

def outter(f):          # f= 函数 home 的内存地址
    def wrapper(name):  # 设置形参可进行传值
        start=time.time()
        f(name)         # 函数 home 的内存地址(name)
        stop=time.time()
        print('run time is %s' %(stop - start))
    return wrapper

home=outter(home)       # outter(函数 home 的内存地址)
home("egon")            # 偷梁换柱
🐳🐳结果 : 设置形参后可以进行传值, 但也就只能对 "home" 这个函数进行装饰了, 写死了!
  • 优化版本 : 可以传入任意的参数, 也可以不传参数, 利用可变长参数 (*args) 与(**kwargs)来实现
  • 前面 函数参数 已经对可变长参数 (*args) 与(**kwargs)进行了详细介绍, 可以参考
import time

def index():
    time.sleep(1)
    print('from index')

def home(name):
    time.sleep(2)
    print('home page,welecome %s' %name)

def outter(f):                # f= 函数 home 的内存地址
    def wrapper(*args,**kwargs):
        start=time.time()
        f(*args,**kwargs)     # 函数 home 的内存地址(name)
        stop=time.time()
        print('run time is %s' %(stop - start))
    return wrapper

index=outter(index)            # outter(函数 index 的内存地址)
index()                        # 偷梁换柱

home=outter(home)              # outter(函数 home 的内存地址)
home("egon")                   # 偷梁换柱
🐳🐳结果 : 实现了可以装饰无参和有参, 并且遵循了开放封闭原则, 但是还有一个问题: 就是没有返回值!
  • 最终优化版本 : 设置返回值
import time

def index():
    time.sleep(1)
    print('from index')

def home(name):
    time.sleep(2)
    print('home page,welecome %s' %name)
    return 123                #有返回值的

def outter(f):                # f= 函数 home 的内存地址
    def wrapper(*args,**kwargs):
        start=time.time()
        res=f(*args,**kwargs)  # 函数 home 的内存地址(name), 并接收返回值
        stop=time.time()
        print('run time is %s' %(stop - start))
        return res             # 设置返回值
    return wrapper

index=outter(index)
home=outter(home)

res=index()
print(res)  # None

res=home("egon")
print(res)  # 123
🐳🐳结果 : 完美!

四. 无参装饰器的最终结果及应用

1.🍭无参装饰器语法糖

🍭最精简的装饰器, 将需要的功能往里面添加就行
def outter(func):
    def wrapper(*args,**kwargs):
        res=func(*args,**kwargs)
        return res
    return wrapper

@outter  #被装饰函数的正上方单独一行
def test():
    pass

2. 计算时间示例

🐳"@" 的作用就是将 "index" 的内存地址传递到 "timmer" 中👉"func=index"
import time
def timmer(func):
    def wrapper(*args,**kwargs):
        start_time=time.time()        #开始时间
        res=func(*args,**kwargs)
        stop_time=time.time()         #结束时间
        print(stop_time-start_time)   #使用时间
        return res
    return wrapper

@timmer # index=timmer(index)
def index():
    time.sleep(1)
    print('welcome to index page')
    return 122

@timmer # home=timmer(home)
def home(name):
    time.sleep(2)
    print('welcome %s to home page' %name)

index()       # 调用该怎么调还是怎么调
home('egon')  # 调用该怎么调还是怎么调

3. 认证用户示例

🐳实现的功能就是用户登入了才能使用 "index" 或者 "home"
import time
current_user={'username':None, #判断用户是否已经登入, 有值就是已登入,"None" 就是未登入}

def auth(func):
    def wrapper(*args,**kwargs):
        if current_user['username']:        # 这里开始判断了
            print('已经登陆过了')
            res=func(*args,**kwargs)        #如果已经登入就直接运行被装饰的函数
            return res

        uname=input('用户名 >>:').strip()    # 如果未登入则输密码
        pwd=input('密码 >>:').strip()
        if uname == 'egon' and pwd == '123':
            print('登陆成功')
            current_user['username']=uname
            res=func(*args,**kwargs)         
            return res
        else:
            print('用户名或密码错误')
    return wrapper

@auth  #index=auth(index)
def index():
    time.sleep(1)
    print('welcome to index page')
    return 122

@auth  #index=auth(index)
def home(name):
    time.sleep(2)
    print('welcome %s to home page' %name)

index()
home('egon')

4. 多个装饰器组合使用示例

  • 多个装饰器组合使用时, 加载顺序是自下而上, 而执行顺序是自上而下的 (下面 第七大段 会详细解析)
🐳实现用户认证, 还可以计算程序运行的时间
##############1. 用户认证装饰器 ##################
import time
dic = {'username': None,}

def login(func):
    def wrapper(*args, **kwargs):
        if dic['username']:
            print('已登入')
            res = func(*args, **kwargs)
            return res

        name = input('姓名 >>:').strip()
        pwd = input('密码 >>:').strip()
        if name == 'song' and pwd == '123':
            print('登入成功')
            dic['username'] = name
            res = func(*args, **kwargs)
            return res
        else:
            print('用户名或密码错误')
    return wrapper

###############2. 计算时间装饰器 ###################
def timer(func):
    def wrapper(*args,**kwargs):
        start_time=time.time()
        res=func(*args,**kwargs)
        stop_time=time.time()
        print('时间 %s'%(stop_time-start_time))
        return res
    return wrapper

################3. 开始装饰 ###################

🐳有前后顺序, 这里计算 login()+index() 的时间(也就是加上了认证的时间)
@timer    # timer 在前
@login
def index():
    time.sleep(1)
    print('欢迎宋海星')
    return 125

🐳只计算程序的运行时间(正确顺序)
@login
@timer    #这里只计算 home() 的时间
def home(name):
    time.sleep(2)
    print('欢迎 %s' %name)

index()
home('hai')

五. 有参装饰器的实现

1.🍭有参装饰器语法糖

def outter2(x):
    def outter(func):
        def wrapper(*args,**kwargs):
            res=func(*args,**kwargs)
            return res
        return wrapper
    return outter


@outter2(11)  # 被装饰函数的正上方单独一行
def hhh():
    pass

2. 有参装饰器示例

  • 需求 : 如果我们的装饰器也需要参数传入呢? 这该如何解决
🐳观察下面, 装饰器函数内部需要传入一个值 "xxx", 从哪里来?
def outter(func):
    def wrapper(*args,**kwargs):
        if xxx == "login":
            res=func(*args,**kwargs)
            return res
        elif xxx == "login2":
            print("22222")
        elif xxx == "login3":
            print("33333")
    return wrapper
  • 很简单! 只需要在外面再包一层就行了
🐳简单语法
def auth(xxx):  #再包一层
    def outter(func):
        def wrapper(*args,**kwargs):
            if xxx == "login":
                res=func(*args,**kwargs)
                return res
            elif xxx == "login2":
                print("22222")
            elif xxx == "login3":
                print("33333")
        return wrapper
    return outter  #同时也要有返回值
  • 示例实现
🐳通过不同的选择进行不同的身份认证(比如商家认证, 买家认证等等)
import time
dic = {'username': None,}

def auth(engine):
    def auth2(func):
        def wrapper(*args, **kwargs):
            if engine == 'login1':           #如果传入的是 "login1", 就进入这种身份的认证
                if dic['username']:
                    print('已经登陆过了')
                    res = func(*args, **kwargs)
                    return res

                name = input('用户名 >>:').strip()
                pwd = input('密码 >>:').strip()
                if name == 'egon' and pwd == '123':
                    print('登陆成功')
                    dic['username'] = name
                    res = func(*args, **kwargs)
                    return res
                else:
                    print('用户名或密码错误')


            elif engine == 'login2':       #"login2" 这种模式的身份认证
                print('xx 认证')
            elif engine == 'login3':       #"login3"
                print('xxxxxx 认证')
        return wrapper
    return auth2

@auth('login3')         #以 "login3" 模式的身份认证来使用 "index"
def index():
    time.sleep(1)
    print('欢迎登入')
    return 123

@auth('login1')         #以 "login1" 模式的身份认证来使用 "home"
def home(song):
    time.sleep(2)
    print('啧啧啧 %s' % song)

index()
home('哈哈')

六.wraps 装饰器

1.wraps 有什么作用

  • 被装饰的函数 的一些属性值赋值给 装饰器函数(wrapper),最终让属性的显示更符合我们想看到的 (装的更像)

2. 先看未添加 wraps 装饰器时的属性

  • help() : 既查看函数注释文档有查看函数名
  • .__name__ : 查看函数名
  • .__doc__ : 查看函数的注释文档
🐣猜猜打印的是什么情况?
import time
def timmer(func):
    def wrapper(*args,**kwargs):
        " 我是 wrapper 函数注释信息 "  # 这里添加了 wrapper 的注释信息
        start = time.time()
        res = func(*args,**kwargs)
        stop = time.time()
        print(f" 运行时间 {stop-start} 秒 ")
        return res
    return wrapper

@timmer
def hhh():
    "hhh 函数注释信息 "     ## 这里添加了 hhh 的注释信息
    print(" 欢迎欢迎 ")

print(hhh.__name__)
# 返回的是 wrapper 的函数名 "wrapper"
print(hhh.__doc__)
# 返回额是 wrapper 的注释信息 " 我是 wrapper 函数注释信息 "
print(help(hhh))
''' 依然是 wrapper 的注释和名字
Help on function wrapper in module __main__:

wrapper(*args, **kwargs)
    我是 wrapper 函数注释信息

None
'''
# 这不值得奇怪, 因为装饰器的底层原理就是返回了 wrapper 函数, 只不过是将其改了下函数名

3. 添加 wraps 装饰器

  • 通过添加 wraps 装饰器 将原函数 hhh 的属性传给 wrapper 函数
🐣注意与上面示例做对比
import time
from functools import wraps  #导入模块
def timmer(func):
    @wraps(func)  #在 wrapper 的正上方添加 wraps 装饰器, 把原有函数的属性传给 wrapper
    def wrapper(*args,**kwargs):
        " 我是 wrapper 函数注释信息 "
        start = time.time()
        res = func(*args,**kwargs)
        stop = time.time()
        print(f" 运行时间 {stop-start} 秒 ")
        return res
    return wrapper

@timmer
def hhh():
    "hhh 函数注释信息 "
    print(" 欢迎欢迎 ")

print(hhh.__name__)
# hhh
print(hhh.__doc__)
# hhh 函数注释信息
print(help(hhh))
'''
Help on function hhh in module __main__:

hhh()
    hhh 函数注释信息

None
'''
# 可以发现属性已经发生了传递, 装的更像了👻

七. 叠加多个装饰器的底层原理分析

  • 叠加多个装饰器的 加载 顺序是 自下而上 的(了解)
  • 叠加多个装饰器的 执行 顺序是 自上而下
def outter1(func1):  # func1 = wrapper2 的内存地址
    print('============>outter1')
    def wrapper1(*args,**kwargs):
        print('============>wrapper1')
        res1=func1(*args,**kwargs)
        return res1
    return wrapper1

def outter2(func2):  # func2 = wrapper3 的内存地址
    print('============>outter2')
    def wrapper2(*args,**kwargs):
        print('============>wrapper2')
        res2=func2(*args,**kwargs)
        return res2
    return wrapper2

def outter3(func3):  # func3 = 被装饰函数也就是 index 的内存地址
    print('============>outter3')
    def wrapper3(*args,**kwargs):
        print('============>wrapper3')
        res3=func3(*args,**kwargs)
        return res3
    return wrapper3

🍔加载顺序自下而上, 先是 "outter3" 开始将 "index" 传入自己内部, 然后 "outter2" 把 "outter3" 的返回值传入自己...
@outter1  # outter1(wrapper2)---->wrapper1 的内存地址 (index=wrapper1)
@outter2  # outter2(wrapper3)---->wrapper2 的内存地址 (index=wrapper2)
@outter3  # outter3(index)------->wrapper3 的内存地址 (index=wrapper3)
def index():
    print('from index')
#只加载不执行输出结果
'''
============>outter3
============>outter2
============>outter1
'''
#加载执行
index()
'''
============>outter3
============>outter2
============>outter1
============>wrapper1
============>wrapper2
============>wrapper3
from index
'''

叠加多个装饰器示例在本文 第四段第四小节

正文完
 
shawn
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