Python中的装饰器是什么，如何使用？

Python中的装饰器是一种高级的功能，它可以让我们在不改变原函数的情况下，对其进行扩展和修改。装饰器本质上是一个Python函数或类，它可以监听、修改或包装其他函数或类。

当我们需要在一个函数或类执行之前或之后添加一些额外的功能时，可以使用装饰器来完成这个目标。比如，我们可以通过装饰器来记录函数执行时间、记录函数调用次数、给函数添加缓存、验证函数参数、验证函数返回值等。

在Python中，我们可以使用“@装饰器函数名”或“@装饰器类名”的语法来应用装饰器。这个语法会把装饰器作用于函数或类上。比如，下面的代码演示了如何使用装饰器来记录函数执行时间：

import time

def timer(func):
    def wrapper(*args, **kwargs):
        start_time = time.time()
        result = func(*args, **kwargs)
        end_time = time.time()
        print("函数 {}() 的执行时间为 {:.6f} 秒。".format(func.__name__, end_time - start_time))
        return result
    return wrapper

@timer
def foo():
    time.sleep(1)

foo()

在上面的代码中，我们先定义了一个名为timer的装饰器函数。这个函数接收一个函数对象作为参数，并返回一个inner函数。inner函数实现了记录函数执行时间的功能，它先记录函数开始执行的时间，然后调用原函数，最后再记录函数执行结束的时间，并计算出执行时间。最后，inner函数返回原函数的执行结果。

我们然后在函数定义上方添加了“@timer”语法，来应用timer装饰器函数。这样，原来的foo函数就被timer装饰器函数“包装”了一下，变成了inner函数。当我们调用foo函数时，其实是调用inner函数，inner函数又会执行原来的foo函数，并在执行前后记录了函数执行时间。

运行上面的代码，输出如下：

函数 foo() 的执行时间为 1.001373 秒。

可以看到，foo函数执行了1秒，而我们通过装饰器函数timer记录了这个时间。

除了函数装饰器，Python还支持类装饰器。类装饰器的实现和函数装饰器类似，只不过它接收的是一个类对象作为参数，并返回一个新的类对象。比如，下面的代码演示了如何使用类装饰器来统计类方法的调用次数：

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

    def __call__(self, *args, **kwargs):
        self._count += 1
        print("函数 {}() 已被调用 {} 次。".format(self._func.__name__, self._count))
        return self._func(*args, **kwargs)

@CountCalls
def foo():
    print("Hello")

foo()
foo()
foo()

在上面的代码中，我们定义了一个名为CountCalls的类装饰器。这个装饰器接收一个函数对象作为参数，并返回一个新的类对象。我们在类的构造函数中，保存原函数对象和调用次数的变量。在类的__call__()方法中，统计调用次数，并输出到控制台，然后再调用原函数。

然后，我们在函数定义上方添加了“@CountCalls”语法，来应用CountCalls装饰器类。当我们调用foo函数时，它会自动调用CountCalls实例的__call__()方法，并在控制台输出函数调用次数的信息。

运行上面的代码，输出如下：

函数 foo() 已被调用 1 次。
Hello
函数 foo() 已被调用 2 次。
Hello
函数 foo() 已被调用 3 次。
Hello

可以看到，我们通过类装饰器CountCalls，成功统计了foo函数的调用次数。

在实际开发中，装饰器是一个非常强大的工具，它可以帮助我们写出更简洁、更易读、更可维护的代码。使用装饰器，我们可以轻松地实现横切关注点（cross-cutting concerns）的功能，而不需要修改原函数或类的代码。在日常开发中，我们经常会用到各种各样的装饰器，比如缓存装饰器、异常处理装饰器、输入输出参数验证装饰器、授权访问装饰器等。熟练掌握装饰器相关知识，对于成为一名优秀的Python开发者是非常重要的。