装饰器之基本

为什么要有装饰器？

在学习装饰器之前，一定要了解一个开放封闭原则。软件开发都应该遵循开放封闭原则。

开放封闭原则

• 对扩展是开放的
• 对修改是封闭的

为什么说要对扩展是开放的呢？

因为软件开发过程不可能一次性把所有的功能都考虑完全，肯定会有不同的新功能需要不停添加。也就是说需要我们不断地去扩展已经存在代码的功能，这是非常正常的情况。

那为什么说对修改是封闭的呢？

比如说已经上线运行的源代码，比如某个函数内部的代码是不建议直接修改的。因为函数的使用分为两个阶段：函数的定义阶段和函数的调用阶段。因为你不确定这个函数究竟在什么地方被调用了，你如果粗暴的修改了函数内部的源代码，对整个程序造成的影响是不可控的。

总结一下就是：不修改源代码，不修改调用方式，同时还要加上新功能。

什么是装饰器？

 从字面上讲它也是一个工具，装饰其他对象（可调用对象）的工具

装饰器的本质

装饰器本质上可以是任意可调用对象，被装饰的对象也可以是任意可调用对象。

装饰器的功能

在不修改被装饰对象源代码以及调用方式的前提下为它添加新功能。

首先我们先来个例子：

import time
import random

def index():
    time.sleep(random.randrange(1, 5))  # 随机sleep几秒
    print("欢迎访问首页。")
    
index()

现在需求来了，我需要统计下 index 函数执行耗费的时间。

你可能会很快写出下面的代码：

import time
import random

def index():
    start_time = time.time()

    time.sleep(random.randrange(1, 5))  # 随机sleep几秒
    print("欢迎访问首页。")

    stop_time = time.time()
    print("耗时{}秒。".format(stop_time - start_time))
    
index()
输出：

欢迎访问首页。
耗时2.0009069442749023秒。

需求是实现了，但是修改了原来 index 函数的源代码。

那么我们就要想另外的办法去实现了。

我们不能修改函数的源代码，那么我们现在能想到的就是定义一个新的函数来实现这个功能。

类似于这样：

def wrapper():
    start_time = time.time()
    index()  # 在这个函数内部调用下index
    stop_time = time.time()
    print("耗时{}秒。".format(stop_time - start_time))

这里会有一个问题是，index()写死在wrapper()里了，让我们先优化一下。通过传参数的方式来实现：

def wrapper(func):  # 设置一个参数
    start_time = time.time()
    func()  # 在这个函数内部调用下func
    stop_time = time.time()
    print("耗时{}秒。".format(stop_time - start_time))
    

这样貌似就可以了，在调用index的地方直接写wrapper(index)就可以了。

但是，这样做会修改原函数的调用方式，原来是index()，现在变成了wrapper(index)，显然这么做同样还是不能满足我们的要求。

怎么办呢，我们其实可以将 wrapper 函数改名为 index，这样就实现了既不修改原来的调用方式又扩展了新功能。简直完美。

让我们来写一下：

def wrapper(func):  # 设置一个参数
    start_time = time.time()
    func()  # 在这个函数内部调用下func
    stop_time = time.time()
    print("耗时{}秒。".format(stop_time - start_time))
    
index = wrapper
index()  # 报错了。wrapper函数的func参数怎么办？

我们现在的问题是：

我通过修改函数名之后，原函数本身没有参数，但是我定义的新函数内部又用到外面的变量怎么办？

用闭包啊！把这个变量做成外部函数的局部变量：

def timer():
    func = index  # 在外部函数定义一个局部变量
    def wrapper():  # 设置一个参数
        start_time = time.time()
        func()  # 在这个函数内部调用下func
        stop_time = time.time()
        print("耗时{}秒。".format(stop_time - start_time))
    return wrapper

上面的写法写死了func = index，我们还可以优化下：

def timer(func):  # 传一个func参数和下面func = index一样都是在my_index函数内部定义了一个局部变量
    # func = index  # 在外部函数定义一个局部变量
    def wrapper():  # 设置一个参数
        start_time = time.time()
        func()  # 在这个函数内部调用下func
        stop_time = time.time()
        print("耗时{}秒。".format(stop_time - start_time))
    return wrapper

好了，我们刚刚就已经写好了一个装饰器。

验证一下，我们的成果：

index = timer(index)
index()

输出：

欢迎访问首页。
耗时1.0029211044311523秒。

1. 没有修改原函数的源代码。
2. 没有修改原函数的调用方式。(虽然此时的index已不再是原来的index，但是并没有修改调用index的方式。)

现在我们来验证下我们的成果：

import time
import random

def index():
    time.sleep(random.randrange(1, 5))  # 随机sleep几秒
    print("欢迎访问首页。")

def home():
    time.sleep(random.randrange(1, 5))  # 随机sleep几秒
    print("欢迎访问个人主页。")

def timer(func):  # 传一个func参数和下面func = index一样都是在my_index函数内部定义了一个局部变量
    def wrapper():  # 设置一个参数
        start_time = time.time()
        func()  # 在这个函数内部调用下func
        stop_time = time.time()
        print("耗时{}秒。".format(stop_time - start_time))
    return wrapper

index = timer(index)
home = timer(home)
index()
home()
输出：

欢迎访问首页。
耗时3.0008788108825684秒。
欢迎访问个人主页。
耗时3.00280499458313秒。

简直完美，功能实现可以装饰任意函数。就是写起来有点麻烦。