Python装饰器的作用和使用场景

Python装饰器是一种高级特性，用于在不修改已有函数的情况下，给函数增加额外的功能。装饰器本质上是一个函数，接收一个函数作为参数，并返回一个新的函数。通过装饰器，我们可以在函数执行前后，或者在函数执行过程中，注入额外的代码逻辑。

Python装饰器的作用和使用场景多种多样，下面将介绍几个常见的场景。

1. 函数计时器

有时候我们需要知道一个函数的执行时间，以便分析和优化代码的性能。下面是一个简单的计时器装饰器的例子：

import time

def timer(func):
    def wrapper(*args, **kwargs):
        start_time = time.time()
        result = func(*args, **kwargs)
        end_time = time.time()
        print(func.__name__, '执行时间：', end_time - start_time)
        return result
    return wrapper

@timer
def my_function():
    # 假设这是一个耗时的函数
    time.sleep(2)
    print('函数执行完毕')

my_function()

在上面的例子中，timer是一个装饰器函数，它接收一个函数作为参数，并返回一个新的函数wrapper。wrapper函数会在原函数执行之前记录开始时间，原函数执行之后记录结束时间，并计算出函数的执行时间。我们使用@语法将my_function函数应用了timer装饰器。当我们调用my_function时，timer装饰器会自动应用，计算函数的执行时间并打印出来。

2. 认证和授权

在一些应用中，需要对某些函数进行认证和授权。装饰器可以方便地把这些逻辑从函数中抽离出来，使得代码更加清晰和可重用。下面是一个简单的认证装饰器的例子：

def authenticate(func):
    def wrapper(*args, **kwargs):
        # 认证逻辑
        if is_authenticated():
            return func(*args, **kwargs)
        else:
            return '未认证用户'
    return wrapper

@authenticate
def my_function():
    print('已认证用户')

my_function()

在上面的例子中，authenticate是一个装饰器函数，它接收一个函数作为参数，并返回一个新的函数wrapper。wrapper函数会在原函数执行之前进行认证，如果用户已认证则继续执行原函数，否则返回未认证用户的提示信息。

3. 日志记录

在开发和调试过程中，日志记录是一个非常重要的功能。装饰器可以用来记录函数的调用日志，便于排查问题。下面是一个简单的日志记录装饰器的例子：

def logger(func):
    def wrapper(*args, **kwargs):
        print(func.__name__, '函数开始执行')
        result = func(*args, **kwargs)
        print(func.__name__, '函数执行完毕')
        return result
    return wrapper

@logger
def my_function():
    print('函数执行完毕')

my_function()

在上面的例子中，logger是一个装饰器函数，它接收一个函数作为参数，并返回一个新的函数wrapper。wrapper函数会在原函数执行之前打印开始执行的日志，原函数执行之后打印执行完毕的日志。我们使用@语法将my_function函数应用了logger装饰器。当我们调用my_function时，logger装饰器会自动应用，记录函数的执行过程。

总结来说，Python装饰器提供了一种简洁灵活的方式来扩展已有函数的功能，常见的使用场景包括函数计时器、认证和授权、日志记录等。通过使用装饰器，我们可以提高代码的可读性和可维护性，使得代码更加简洁和优雅。