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Python 黑魔法:装饰器

Python开发者  · 公众号  · Python  · 2017-02-18 20:21

正文

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来源:人世间

www.jianshu.com/p/7e5466661744

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python 是一门优雅的语言,有些使用方法就像魔法一样。装饰器(decorator)就是一种化腐朽性为神奇的技巧。最近一直都在使用 Tornado 框架,一直还是念念不忘 Flask 。Flask 是我最喜欢的 Python 框架,最早被它吸引也是源自它使用装饰器这个语法糖(Syntactic sugar)来做 Router,让代码看上去就感觉甜甜的。


Tornado 中的 Router 略显平淡,怀念 Flask 的味道,于是很好奇的想知道 Flask 是如何使用这个魔法。通过阅读 Flask 的源码,我们也可以为 Tornado 实现了一个装饰器 Router。


当然对于刚接触 Python 的人,也许很容易理解装饰器本质是设计模式中的装饰器模式。可是 Python 通过@一个实现装饰器的语法糖。本文的目的就是让 @ 不再神秘。


一切都是对象


Python 里一切都是对象,当然这不代表一切都是女朋友。函数也是对象,因而可以当成参数传递,例如:

def say_english():

    print 'hello'

 

def say_chinese():

    print '你好'

 

say_english()           # hello

say_chinese()           # 你好

 

def greet(say):

    say()

 

greet(say_english)      # hello

greet(say_chinese)      # 你好


我们的 greet 函数的参数,也是一个函数对象。可以传递这个参数对象。我们调用greet的时候,greet 内部进行函数参数的调用。


装饰模式


装饰模式,顾名思义,就是在调用目标函数之前,对这个函数对象进行装饰。比如一个对数据库操作的方法,我们在查询数据之前,需要连接一下数据库,当查询结束之后,需要再把连接断开关闭。正常的逻辑如下:


def connect_db():

    print 'connect db'

 

def close_db():

    print 'close db'

 

def query_user():

 

    connect_db()

    print 'query the user'

    close_db()

 

 

query_user()            # connect db

                        # query the user

                        # close db


我们把 连接数据库(connect_db) 和 关闭连接 (close_db)都封装成了函数。 query_data 方法执行我们查询的具体逻辑。这样需要不同的查询方法,只需要把查询的逻辑也封装成一个方法就Okla


def query_user():

    print 'query some user'

 

def query_data(query):

 

    connect_db()

    query()

    close_db()

 

query_data(query_user)


把查询的函数对象传进来,符合开篇说的一切都是对象。装饰器完成啦。对,就这么简单,query_data 就是对 query_user 的装饰,当然你还可以写出 query_blog 等方法。


等等,设想一种情况,在我们使用装饰函数之前,项目的代码已经有了大量的 query_user方法的调用。如果使用了query_data 包装。我们就不得不把之前 query_user() 的地方统统替换成 query_data(query_user)。怎么样才能减少对代码的改动呢?


我们的出发点是为了保持之前的 query_user() 不改动,现在实际情况是调用 query_data(query_user)。如果 query_data 调用的时候,返回一个函数呢?例如下面的代码:


def query_user():

    print 'query some user'

 

def query_data(query):

    """ 定义装饰器,返回一个函数,对query进行wrapper包装 """

    def wrapper():

        connect_db()

        query()

        close_db()

    return wrapper

# 这里调用query_data进行实际装饰(注意装饰是动词)

query_user = query_data(query_user)

# 调用被装饰后的函数query_user

query_user()


这样一个完整的装饰器就完成了,比起前面的版本,我们不需要改动之前写好的 query_user 代码。一个关键点在于query_data 调用的时候,返回了一个 wrapper 函数,而这个wrapper 函数执行 query 函数调用前后的一些逻辑。另外一个关键就是调用装饰器 query_data 装饰函数。


语法糖@


前面的代码,可以使用 python的装饰器语法糖@,如下:


def query_data(query):

 

    def wrapper():

        connect_db()

        query()

        close_db()

    return wrapper

 

# 使用 @ 调用装饰器进行装饰

@query_data

def query_user():

    print 'query some user'

 

query_user()


前面的 装饰器 调用进行装饰的时候,python 有一个语法糖。


如果给装饰器函数前面加一个@,我们可以理解为调用了一些装饰器函数,即 @query_data 等于 query_data()。当实际上,并不是这么使用,而是这么一个整体:


@query_data

def query_user():

    print 'query some user'


等价于


query_user = query_data(query_user)


被装饰函数参数


我们被装饰的函数,往往带有参数,因此通过装饰器如何传递参数呢?回想一下,装饰器函数针对被装饰的函数进行装饰,使用的是返回一个 wrapper 函数。其实这个函数可以等同于被装饰的函数,只不过 wrapper 还做了更多的事情。被装饰的函数参数可以通过 wrapper 传递。如下:


def query_data(query):

 

    def wrapper(count):

        connect_db()

        query(count)

        close_db()

    return wrapper

 

@query_data

def query_user(count):

    print 'query some user limit  {count}'.format(count=count)

 

query_user(count=100)       # connect db

                            # query some user limit  100

                            # close db


这样就实现了被装饰的函数传递参数。当然,位置参数和关键字参数,可变参数都可以。


装饰器参数


在 flask 中,对视图函数的装饰是装饰器中传递 url 正则,即在装饰器中传递参数,和被装饰器的参数还不一样。


@app.router('/user')

def user_page():

    return 'user page'


我们如何定义router这个装饰器呢?其实只要在原先的装饰器外面再包裹一层,也就是针对装饰器进行装饰。


def router(url):

 

    print 'router invoke url', url

 

    def query_data(query):

 

        print 'query_data invoke url', url

 

        def wrapper(count):

            connect_db()

            query(count)

            close_db()

        return wrapper

    return query_data

 

@router('/user')          # 首先调用了router函数, 输出 router invoke url /user, 进行@装饰,输出 'query_data invoke url', url

def query_user(count):

    print 'query some user limit  {count}'.format(count=count)

 

query_user(count=100)   # connect db

                        # query some user limit  100

                        # close db


@router() 这个语法糖看上去让人迷惑,其实也很好理解。这里可以看成两个步骤


第一步是调用 router 这个函数:


query_data =  router('/user')


第二步则进行装饰:


@query_data

def query_user():

    pass


连起来的效果就是


query_user = router()(query_data(query_user))


现在回想,@ 这个语法糖很甜吧。并且和python一样很好理解,也十分常用。


当然,我们使用 装饰器是为了实现一些需要包装的方法,例如前面提到的 flask 的 router


有人已经写了一篇很棒的 Tutorial: Things which aren’t magic – Flask and @app.route,可以参考加深对装饰确定理解,装饰器还有很多用途.


Enjoy~


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