Python: 高阶函数应用装饰器模式（Decorator）

装饰器简介

装饰器是一种设计模式，用于在不改变原函数的情况下，动态地向函数添加功能。装饰器本质上是一个高阶函数，它接受一个函数作为参数，并返回一个新的函数。

装饰器的基本语法

装饰器的使用非常简单，只需在函数定义之前加上 @decorator_name 即可。

示例代码

def decorator(func):
    def wrapper(*args, **kwargs):
        print("Function is being called")
        result = func(*args, **kwargs)
        print("Function has been called")
        return result
    return wrapper

@decorator
def say_hello(name):
    print(f"Hello, {name}")

say_hello("Alice")

在这个示例中：

• decorator 是装饰器函数。
• @decorator 应用于 say_hello 函数，使得 say_hello 被调用时，会先执行 decorator 中的 wrapper 函数逻辑。

装饰器的应用场景

1. 日志记录

   记录函数调用的相关信息，便于调试和监控。

   def log_decorator(func):
       def wrapper(*args, **kwargs):
           print(f"Calling function {func.__name__} with arguments {args} and {kwargs}")
           result = func(*args, **kwargs)
           print(f"Function {func.__name__} returned {result}")
           return result
       return wrapper
   
   @log_decorator
   def add(a, b):
       return a + b
   
   add(3, 5)
   

2. 权限验证

   检查用户权限，控制函数访问。

   def authorize(func):
       def wrapper(user, *args, **kwargs):
           if user == "admin":
               return func(*args, **kwargs)
           else:
               print("Permission denied")
       return wrapper
   
   @authorize
   def view_dashboard():
       print("Dashboard is being viewed")
   
   view_dashboard("admin")
   view_dashboard("guest")
   

3. 缓存机制

   对函数结果进行缓存，提高性能。

   def cache(func):
       results = {}
       def wrapper(*args):
           if args in results:
               return results[args]
           result = func(*args)
           results[args] = result
           return result
       return wrapper
   
   @cache
   def fibonacci(n):
       if n in (0, 1):
           return n
       return fibonacci(n - 1) + fibonacci(n - 2)
   
   print(fibonacci(10))
   

装饰器的嵌套使用

多个装饰器可以同时应用于一个函数，顺序从内到外执行。

示例代码

def decorator1(func):
    def wrapper(*args, **kwargs):
        print("Decorator 1 before")
        result = func(*args, **kwargs)
        print("Decorator 1 after")
        return result
    return wrapper

def decorator2(func):
    def wrapper(*args, **kwargs):
        print("Decorator 2 before")
        result = func(*args, **kwargs)
        print("Decorator 2 after")
        return result
    return wrapper

@decorator1
@decorator2
def greet(name):
    print(f"Hello, {name}")

greet("Bob")

在这个示例中，decorator2 首先被应用，其次是 decorator1。

结论

装饰器是Python中的一个强大功能，简化了许多常见的编程任务，如日志记录、权限控制、性能优化等。它使得代码更具可读性和可维护性，鼓励模块化和复用性。理解和熟练使用装饰器，可以大大提高开发效率和代码质量。