装饰器的概念和实际应用

装饰器是Python语言中的一个重要特性，它实质上是一个函数（或方法），用来修改其他函数（或方法）的行为，使得代码更加简洁、灵活和可复用。装饰器的概念和实际应用具有以下特点。

1. 概念：

装饰器是一种高阶函数（Higher-order function），它可以将一个函数作为参数，并返回一个新的函数。被装饰的函数可以在不修改其源代码的情况下增加、修改或扩展其功能，同时还能保持代码的整洁性。

2. 实际应用：

装饰器在实际应用中具有广泛的用途，下面列举了几个常见的应用场景。

a. 日志记录：

在代码中插入日志记录是一种常见的需求，在不修改原函数的前提下，可以使用装饰器将日志记录的功能嵌入到原函数中。例如，定义一个名为@log的装饰器，使得被装饰的函数在每次执行时都会输出一条日志信息。

   def log(func):
       def wrapper(*args, **kwargs):
           print(f"Executing {func.__name__}...")
           return func(*args, **kwargs)
       return wrapper

   @log
   def add(a, b):
       return a + b

   add(1, 2)
   # Output: Executing add...
   #         3
   

b. 计时统计：

在某些场景下，需要统计函数的执行时间。装饰器可以用来记录函数的执行时间，并输出相应的统计信息。

   import time

   def timer(func):
       def wrapper(*args, **kwargs):
           start_time = time.time()
           result = func(*args, **kwargs)
           end_time = time.time()
           print(f"{func.__name__} executed in {end_time - start_time} seconds")
           return result
       return wrapper

   @timer
   def fib(n):
       if n <= 1:
           return n
       return fib(n-1) + fib(n-2)

   fib(10)
   # Output: fib executed in 0.002 seconds
   #         55
   

c. 输入验证：

当函数被调用时，可以使用装饰器对传入的参数进行验证。装饰器可以检查参数的类型、范围等条件，并提前处理或报错。

   def validate_input(func):
       def wrapper(value):
           if not isinstance(value, int):
               raise TypeError("Input must be an integer")
           if value < 0:
               raise ValueError("Input must be a non-negative integer")
           return func(value)
       return wrapper

   @validate_input
   def factorial(n):
       if n == 0:
           return 1
       return n * factorial(n-1)

   factorial(-1)
   # Output: ValueError: Input must be a non-negative integer
   

3. 特点：

装饰器的特点在于其简洁、灵活和可复用的优势。

a. 简洁：

装饰器使得代码的逻辑更为清晰，将功能的实现与业务代码分离，使得代码更加简洁易懂。

b. 灵活：

使用装饰器可以在不修改函数源代码的情况下实现对函数行为的修改，使得代码具有更高的灵活性和可扩展性。

c. 可复用：

装饰器可以被多个函数共享，提高代码的复用程度。当需要修改被多个函数使用的功能时，只需要修改一个装饰器即可，从而避免了重复修改多个函数。

在Python中，装饰器是一种强大而灵活的特性，通过实现对函数行为的修改，可以实现日志记录、参数验证、性能统计等功能，使得代码更加简洁、灵活和可复用。掌握装饰器的使用，可以提高开发效率和代码质量。