Python函数装饰器完全指南

什么是函数装饰器？

装饰器(Decorator)是Python中一种强大的语法特性，允许在不修改原始函数代码的情况下，动态地增强函数的行为。

本质上，装饰器是一个接受函数作为参数并返回新函数的高阶函数。通过@语法糖，我们可以优雅地为函数添加额外功能。

装饰器核心概念：

不修改原函数代码实现功能扩展
遵循"开放封闭"原则
提高代码复用性和可维护性
广泛用于日志记录、权限验证、性能测试等场景

装饰器基本语法

装饰器的基本结构非常简单：

def decorator(func):
    def wrapper(*args, **kwargs):
        # 执行前的操作
        result = func(*args, **kwargs)  # 调用原函数
        # 执行后的操作
        return result
    return wrapper

@decorator
def my_function():
    # 函数实现
    pass

使用装饰器时，只需在目标函数前添加@decorator_name即可应用装饰器。

1基础装饰器示例

创建一个简单的计时装饰器：

import time

def timer_decorator(func):
    def wrapper(*args, **kwargs):
        start = time.time()
        result = func(*args, **kwargs)
        end = time.time()
        print(f"函数 {func.__name__} 执行耗时: {end - start:.4f}秒")
        return result
    return wrapper

@timer_decorator
def calculate_sum(n):
    s = 0
    for i in range(n):
        s += i
    return s

calculate_sum(1000000)

2带参数的装饰器

创建可配置的装饰器：

def repeat(num_times):
    def decorator_repeat(func):
        def wrapper(*args, **kwargs):
            for _ in range(num_times):
                result = func(*args, **kwargs)
            return result
        return wrapper
    return decorator_repeat

@repeat(num_times=3)
def greet(name):
    print(f"Hello, {name}!")

greet("Alice")

类装饰器

除了函数装饰器，Python还支持类装饰器：

class CountCalls:
    def __init__(self, func):
        self.func = func
        self.num_calls = 0

    def __call__(self, *args, **kwargs):
        self.num_calls += 1
        print(f"函数 {self.func.__name__} 已被调用 {self.num_calls} 次")
        return self.func(*args, **kwargs)

@CountCalls
def say_hello():
    print("Hello!")

say_hello()
say_hello()

内置装饰器

Python标准库提供了一些有用的内置装饰器：

@staticmethod

创建静态方法，不需要访问实例或类

class MyClass:
    @staticmethod
    def static_method():
        print("静态方法")

@classmethod

创建类方法，第一个参数为类本身

class MyClass:
    @classmethod
    def class_method(cls):
        print(f"类方法 {cls}")

@property

将方法转换为属性访问器

class Circle:
    def __init__(self, radius):
        self._radius = radius
        
    @property
    def radius(self):
        return self._radius
        
    @radius.setter
    def radius(self, value):
        if value > 0:
            self._radius = value

装饰器最佳实践

使用functools.wraps保留元数据 - 保持原函数的名称、文档字符串等属性
避免过度嵌套 - 多层装饰器会降低代码可读性
明确命名 - 装饰器名称应清晰表达其功能
考虑性能影响 - 装饰器会增加函数调用开销
优先使用无参装饰器 - 简化设计，除非需要配置

from functools import wraps

def log_decorator(func):
    @wraps(func)  # 保留原函数元数据
    def wrapper(*args, **kwargs):
        print(f"调用函数: {func.__name__}")
        return func(*args, **kwargs)
    return wrapper