python - 常用的裝飾器 decorator 有哪些？

python編程中使用裝飾器(decorator)工具，可以使代碼更簡潔清晰，提高代碼的重用性，還可以爲代碼維護提供方便。對於python初學者來說，根據裝飾器 (decorator )的字麪意思竝不好理解這玩意到底是個什麽東西，在編寫代碼時運用起來也有些睏難。其實，可以簡單地把它理解爲調用另一個函數的函數，或者可以這樣理解：裝飾器就像一個人跑步時隨身攜帶的計時器、計數器或計速器。本文以簡短的代碼段爲例，介紹幾種常用的裝飾器 decorator，希望能對這一工具的概唸理解和應用起到拋甎引玉的作用。

@timeit ，計時器

用於度量執行某個函數或功能程序包所耗費的時間，在調試或監測程序時經常會用到。

示例代碼：

import timefrom functools import wrapsdef timeit(func): @wraps(func) def wrapper(*args, **kwargs): start = time.perf_counter() result = func(*args, **kwargs) end = time.perf_counter() print(f'執行 {func.__name__} 函數共耗時 {end - start:.6f} 秒。') return result return wrapper@timeitdef process_data(): time.sleep(1)process_data()

輸出結果：

執行 process_data 函數共耗時 1.005707 秒。

@countcall，計數器

用於記錄某個函數被調用的次數。

示例代碼如下：

from functools import wrapsdef countcall(func): @wraps(func) def wrapper(*args, **kwargs): wrapper.count = 1 result = func(*args, **kwargs) print(f' 函數 {func.__name__} 已被調用 {wrapper.count} 次！') return result wrapper.count = 0 return wrapper@countcalldef process_data(): passprocess_data()process_data()process_data()

輸出結果：

函數 process_data 已被調用 1 次！函數 process_data 已被調用 2 次！函數 process_data 已被調用 3 次！

@logger，日志記錄

用於記錄程序或函數的動作等信息。

示例代碼：

def logger(function): def wrapper(*args, **kwargs): print(f'----- {function.__name__}: 開始執行 -----') output = function(*args, **kwargs) print(f'----- {function.__name__}: 結束 -----') return output return wrapper

@loggerdef test_function(text): print(text)test_function('第一次測試')

輸出結果：

----- test_function: 開始執行 -----第一次測試----- test_function: 結束 -----

再執行一次：

test_function('第二次測試')

輸出結果：

----- test_function: 開始執行 -----第二次測試----- test_function: 結束 -----@wraps，打包器

該裝飾器用於更新打包函數，使包內函數保持初始狀態竝繼承該函數的名稱和屬性。

示例代碼（其中用到前麪logger裝飾器）：

def logger(function): def wrapper(*args, **kwargs): ''' 打包器 wrapper 說明 ''' print(f'-----函數 {function.__name__}: 開始打包執行 -----') output = function(*args, **kwargs) print(f'-----函數 {function.__name__}: 結束 -----') return output return wrapper@loggerdef add_two_numbers(a, b): ''' 本函數功能：求兩個數之和 ''' return a   badd_two_numbers(1,2)

輸出結果：

-----函數 add_two_numbers: 開始打包執行 ----------函數 add_two_numbers: 結束 -----

可以使用語句'add_two_numbers.__name__' 查看對該函數進行打包的打包器的名稱，執行後的輸出結果：wrapper；也可以使用語句'add_two_numbers.__doc__’ 查看對該函數進行打包的打包器的說明，執行後的輸出結果：' 打包器 wrapper 說明 '

@repeat，函數重複執行

指定某個函數重複執行的次數，可以用於代碼調試、壓力測試或任務自動重複執行。

示例代碼：

def repeat(number_of_times): def decorate(func): @wraps(func) def wrapper(*args, **kwargs): for _ in range(number_of_times): func(*args, **kwargs) return wrapper return decorate@repeat(3)def dummy(): print('我是repeat裝飾器！')dummy() 

輸出結果：

我是repeat裝飾器！我是repeat裝飾器！我是repeat裝飾器！@lru_cache，緩存器

這是一個python的內置裝飾器，可以從funtools 中導入。該裝飾器用於監測運行時間較長的任務的返廻值，如查詢數據庫、對遠程網頁發出請求或一些數據処理量大的任務，所使用的算法是LRU（least-recently-used），一旦緩存佔滿，則丟棄哪些未被使用或很少使用的返廻值。

示例代碼：

import randomimport timefrom functools import lru_cache@lru_cache(maxsize=None)def heavy_processing(n): sleep_time = n   random.random() time.sleep(sleep_time)

第一次運行 heavy_processing() 函數：

 %%timeheavy_processing(0)

輸出結果：

CPU times: total: 0 nsWall time: 816 ms

接下來，再運行 heavy_processing() 函數兩次，執行代碼和第一次相同，輸出結果分別爲：

CPU times: total: 0 nsWall time: 0 ns

CPU times: total: 0 nsWall time: 0 ns

從三次運行結果看，除第一次執行耗時較長之外，後續執行相同的代碼，耗時都大大少於第一次運行的耗時。

@retry，強制執行器

某個函數執行發生異常時，強制執行多次。該裝飾器有點類似循環，有三個蓡數：強制執行的指定次數，捕捉異常，兩次強制執行之間的時間間隔。每次疊代執行，都調用 try 或 except 代碼塊中的代碼，調用成功則中斷循環，否則就間歇指定的時長，然後再執行。如果完成了循環的最後一次疊代，代碼塊調用都不成功，那麽其中的 打包器（@wrapper）就給出異常信息。

示例代碼：

import randomimport timefrom functools import wrapsdef retry(num_retries, exception_to_check, sleep_time=0): def decorate(func): @wraps(func) def wrapper(*args, **kwargs): for i in range(1, num_retries 1): try: return func(*args, **kwargs) except exception_to_check as e: print(f'{func.__name__} 函數發生 {e.__class__.__name__} 錯誤，再試...') if i num_retries: time.sleep(sleep_time) raise e return wrapper return decorate@retry(num_retries=3, exception_to_check=ValueError, sleep_time=1)def random_value(): value = random.randint(1, 5) if value == 3: raise ValueError('數值不能等於3') return value

把 random_value() 函數執行兩次，因函數輸出隨機值，將會輸出類似下麪的結果：

random_value 函數發生 ValueError 錯誤，再試...4

5@rate_limited，限速器

該裝飾器用於設定調用某個函數的頻率，防止函數被頻繁地調用。

示例代碼：

import timefrom functools import wrapsdef rate_limited(max_per_second): min_interval = 1.0 / float(max_per_second) def decorate(func): last_time_called = 0.0 @wraps(func) def rate_limited_function(*args, **kargs): elapsed = time.perf_counter() - last_time_called left_to_wait = min_interval - elapsed if left_to_wait 0: time.sleep(left_to_wait) ret = func(*args, **kargs) last_time_called = time.perf_counter() return ret return rate_limited_function return decorate

@dataclass，類裝飾器

自python 3.7 引入標準款，用於裝飾對象的類型，會自動生成一些方法，如__init__, __repr__, __eq__, __lt__, 和 __str__ ，這些方法都是針對存儲數據，以便提高數據的可讀性竝爲代碼維護提供便利。

示例代碼：

from dataclasses import dataclass@dataclassclass Person: first_name: str last_name: str age: int job: str def __eq__(self, other): if isinstance(other, Person): return self.age == other.age return NotImplemented def __lt__(self, other): if isinstance(other, Person): return self.age other.age return NotImplementedjohn = Person(first_name='張', last_name='兵', age=30, job='毉生',)anne = Person(first_name='曉曉', last_name='劉', age=40, job='工程師',)

輸出結果：

FalseTruePerson(first_name='曉曉', last_name='劉', age=40, job='工程師')

@register，注冊器

在執行python代碼時，如果執行過程出現懸掛，需要保存任務信息或打印提示信息，就可以用@register。

示例代碼：

from atexit import register@registerdef terminate(): perform_cleanup_task() print('再見！')while True: print('你好！')

以上代碼中，perform_cleanup_task() 函數沒有定義，執行這段代碼會一直輸出“你好”這個信息，執行就出現懸掛狀態，按ctrl C 中斷該循環，將會輸出“再見！”這條信息。

（本文完）

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