Python中的装饰器是什么？如何使用Python装饰器提高代码的复用性？

装饰器是Python语言中一种重要的编程技术，它可以增加现有函数或类的功能，同时又不需要修改它们的源代码。装饰器是基于函数的高阶函数，它可以接受一个函数作为输入，并返回一个新的函数作为输出。

装饰器的语法结构为@decorator，它位于被装饰的函数（或类）的定义之前。当调用被装饰的函数时，实际上调用的是装饰器所返回的新函数。

装饰器通常用于以下几种场景：

1. 添加额外的功能：可以在不修改已有函数的前提下，为其添加新的功能。比如可以通过装饰器实现日志记录、性能测试、权限验证等功能。

def log_decorator(func):
    def wrapper(*args, **kwargs):
        print(f"Calling function {func.__name__}...")
        return func(*args, **kwargs)
    return wrapper

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

result = add(1, 2)  # 调用add函数，实际上会调用log_decorator装饰器返回的新函数
print(result)  # 输出：Calling function add... 3

2. 修改参数或返回值：可以在调用函数前后对参数或返回值进行处理。比如可以通过装饰器实现输入参数的验证、类型转换，或对返回值进行包装等。

def validate_decorator(func):
    def wrapper(*args, **kwargs):
        # 对输入参数进行验证
        if not all(isinstance(arg, int) for arg in args):
            raise ValueError("Input arguments must be integers.")
        return func(*args, **kwargs)
    return wrapper

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

result = add(1, '2')  # 输入参数不是整数，会抛出ValueError异常

3. 缓存计算结果：可以使用装饰器来缓存函数的计算结果，避免重复计算。比如可以通过装饰器实现一个缓存机制，将函数的输入参数和对应的输出结果缓存起来，下次相同的输入参数直接返回缓存的结果。

def cache_decorator(func):
    cache = {}
    def wrapper(*args, **kwargs):
        key = str(args) + str(kwargs)
        if key not in cache:
            cache[key] = func(*args, **kwargs)
        return cache[key]
    return wrapper

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

result = fib(20)  #       次计算出结果并缓存，之后直接返回缓存的结果

通过使用装饰器，可以实现代码的复用和模块化，将通用的功能封装成装饰器，然后在多个函数中重复使用。这样可以避免重复编写相同的代码，提高代码的可读性和可维护性。

装饰器还可以通过组合使用来实现更复杂的功能，例如可以同时用多个装饰器对同一个函数进行装饰，实现多个功能的叠加。同时，装饰器本身也可以接受参数，进一步增加其灵活性和可定制性。

总之，装饰器是Python中非常强大的特性之一，可以通过它来提高代码的复用性、模块化程度和可维护性，让代码更加清晰、简洁和易于扩展。