装饰器的定义与应用

装饰器是一种特殊的Python语法，用于在不修改原函数代码的前提下，为函数添加额外的功能。它可以理解为一个函数，它的作用是接受一个函数作为参数，并返回一个修改后的函数。

装饰器的定义方法如下：

def decorator(func):
    def wrapper(*args, **kwargs):
        # 添加额外功能的代码
        return func(*args, **kwargs)
    return wrapper

其中，装饰器函数decorator接受一个函数func作为参数，然后定义一个内部函数wrapper来添加额外功能。内部函数wrapper使用了可变参数*args和关键字参数**kwargs来接受任意数量的参数，并在添加了额外功能之后调用原函数func。

装饰器的应用非常广泛，常见的应用包括：

1. 日志记录：可以使用装饰器为函数或方法添加日志记录的功能，记录函数的输入参数、调用时间和返回值等信息，方便调试和排查问题。

2. 记录函数执行时间：可以使用装饰器统计函数的执行时间，方便性能优化和代码优化。

3. 缓存数据：可以使用装饰器将函数的执行结果缓存起来，避免重复运算，提高程序执行效率。

4. 权限验证：可以使用装饰器对某些函数或方法进行权限验证，确保只有具备相应权限的用户才能访问。

下面是一个简单的示例，演示了如何使用装饰器记录函数执行时间：

import time

# 定义装饰器
def measure_time(func):
    def wrapper(*args, **kwargs):
        start_time = time.time()
        result = func(*args, **kwargs)
        end_time = time.time()
        execution_time = end_time - start_time
        print(f"函数 {func.__name__} 的执行时间为：{execution_time}s")
        return result
    return wrapper

# 使用装饰器
@measure_time
def my_function():
    time.sleep(3)
    print("函数执行完毕")

my_function()

在上述示例中，定义了装饰器measure_time，它接受一个函数作为参数，并在函数执行之前和之后记录时间并输出。使用@measure_time装饰器修饰my_function函数后，调用my_function()将会记录函数的执行时间，并在执行完毕后输出。

装饰器的原理是通过闭包实现的。函数定义时，内部函数wrapper引用了外部函数decorator的参数func，使得func始终存在于内存中。当调用被装饰的函数时，实际上是在调用内部函数wrapper，而不是原函数本身。