Python 装饰器是一项强大的功能，允许您在不更改其代码的情况下修改或扩展函数的行为。它们通常用于日志记录、实施访问控制、测量执行时间等。

1. 什么是函数装饰器？

在 Python 中，函数是一等对象。这意味着他们可以：

• 存储在变量中
• 作为参数传递给其他函数
• 从函数返回

使用这个概念，装饰器是包装另一个函数以修改或增强其行为的函数。

装饰器是如何工作的？

装饰器只是一个函数，它将另一个函数作为输入，将其包装在另一个函数中，并返回修改后的函数。

2. 创建基本函数装饰器

让我们从一个简单的装饰器开始，它在调用函数后打印 Start... before 和 End...。

def decorator_function(original_function):
    def wrapper():
        print("Start......")
        original_function()
        print("End......")
    return wrapper

def say_hello():
    print("Hello, World!")

decorated_function = decorator_function(say_hello)
decorated_function()

Start......
Hello, World!
End......

以下是发生的情况：

• decorator_function 将 say_hello 作为参数。
• 它定义了一个内部函数包装器，该包装器在调用 say_hello（） 之前和之后添加额外的行为。
• 最后，它返回包装器，将 say_hello（） 替换为修改后的版本。

3. 使用@装饰器语法

Python 提供了一个快捷方式，而不是手动调用 decorator_function（say_hello）：

@decorator_function
def say_hello():
    print("Hello, World!")

say_hello()

此@decorator_function会自动应用装饰器，使代码更具可读性。

4. 使用 <*args>和 <**kwargs>处理函数参数

如果我们想装饰一个接受参数的函数怎么办？我们使用 *args 和 **kwargs 修改包装函数以接受任意数量的参数：

def decorator_function(original_function):
    def wrapper(*args, **kwargs):
        print("Start......")
        result = original_function(*args, **kwargs)
        print("End......")
        return result
    return wrapper

@decorator_function
def greet(name):
    return f"Hello, {name}!"

print(greet("Alice"))

Start......
End......
Hello, Alice!

现在，我们的装饰器可以与任何函数一起使用，无论其参数如何。

5. 创建一个 Timer Decorator 来测量执行时间

装饰器的一个实际用途是测量执行时间。以下是创建计时器装饰器的方法：

import time

def timer_decorator(original_function):
    def wrapper(*args, **kwargs):
        start_time = time.time()
        result = original_function(*args, **kwargs)
        end_time = time.time()
        print(f"Execution time: {end_time - start_time:.5f} seconds")
        return result
    return wrapper

@timer_decorator
def example_function():
    time.sleep(1)  # Simulating a delay

example_function()

Execution time: 1.00025 seconds

此装饰器有助于跟踪 Python 程序中的性能。

6. 将多个装饰器应用于一个函数

你可以通过堆叠多个装饰器来将它们应用于单个函数：

@timer_decorator
@decorator_function
def say_hello():
    time.sleep(1)
    print("Hello !!!")

say_hello()

Start......
Hello !!!!!
End......
Time: 1.0022363662719727

Python 从下到上执行装饰器，因此首先运行 decorator_function，然后timer_decorator。

7. 装饰器的真实用例

• 日志记录：自动记录函数调用。
• 身份验证：限制某些用户的访问。
• 缓存：存储结果以优化性能。
• 基准测试：测量函数的执行时间。

结论

装饰器是 Python 中的一个强大工具，可帮助修改函数行为，而无需修改其代码。在这篇文章中，我们介绍了：
装饰器的工作原理
如何使用 @ 语法应用装饰器
如何动态处理函数参数
如何使用定时器装饰器测量执行时间
真实用例