Python中的装饰器：定义、应用和实现原理

Python中的装饰器是一种高阶函数，能够以接收一个函数作为参数，并返回一个新的函数作为输出的形式，对原有的函数进行扩展和改造，是一种非常常见的代码开发模式。

装饰器的定义

装饰器的定义通俗而言就是把一个函数包裹在外部函数中，并用@符号调用。例如，使用下面的装饰器函数来对一个函数执行计时操作：

import time

def timer(func):
    def wrapper(*args, **kwargs):
        start_time = time.time()
        result = func(*args, **kwargs)
        end_time = time.time()
        print("函数{}执行时间为{}s".format(func.__name__, end_time-start_time))
        return result
    return wrapper

- 上述装饰器中，timer函数是一个外层函数，它的参数是需要被修饰的函数，它返回的是一个内层函数wrapper。

- 在wrapper函数内部，我们首先记录下函数的开始时间，然后通过调用原函数得到结果，并记录下函数结束时间。最后打印出函数的执行时间，并返回函数结果。

使用装饰器

使用装饰器很简单，只需要在需要被修饰的函数前加上@decorator_name即可。例如，我们可以使用如下的方式来计算一个函数的执行时间：

@timer
def say_hi():
  print('Hello,Beyazy')
  time.sleep(1)

if __name__ == '__main__':
  say_hi()

上述代码会输出下面的结果：

函数say_hi执行时间为1.0029997825622559s
Hello,Beyazy

实现原理

在Python中，装饰器的实现原理备受关注。其实，Python中的装饰器函数本质上只是一个普通的Python函数，只是它的参数和返回值有一定的规范而已。

Python中的装饰器其实都是基于闭包或者是函数式编程思想实现的。在Python中，闭包是许多高级特性的基础，装饰器就是其中之一。Python的装饰器就是通过闭包来实现的。

在装饰器的实现中，使用了嵌套函数，即在一个函数内部再定义一个函数，并在内部函数中调用外部函数中的参数和变量，这时内部函数被称为闭包。由于装饰器函数是一个嵌套函数，因此它也被称为闭包函数。

装饰器对Python的使用有很大的帮助，它可以方便地对原有的函数进行扩展和修改，增加代码的复用性，提高代码的可读性。