Python中用Decorator來簡化元編程的教程

Decorator 與 Python 之前引入的元編程抽象有著某些共同之處：即使沒有這些技術(shù)，您也一樣可以實現(xiàn)它們所提供的功能。正如 Michele Simionato 和我在 可愛的 Python 專欄的早期文章 中指出的那樣，即使在 Python 1.5 中，也可以實現(xiàn) Python 類的創(chuàng)建，而不需要使用 “元類” 掛鉤。

Decorator 根本上的平庸與之非常類似。Decorator 所實現(xiàn)的功能就是修改緊接 Decorator 之后定義的函數(shù)和方法。這總是可能的，但這種功能主要是由 Python 2.2 中引入的 classmethod() 和 staticmethod() 內(nèi)置函數(shù)驅(qū)動的。在舊式風(fēng)格中，您可以調(diào)用 classmethod()，如下所示：
清單 1. 典型的 “舊式” classmethod

class C:
 def foo(cls, y):
 print "classmethod", cls, y
 foo = classmethod(foo)

雖然 classmethod() 是內(nèi)置函數(shù)，但并無獨特之處；您也可以使用自己的方法轉(zhuǎn)換函數(shù)。例如：
清單 2. 典型的 “舊式” 方法的轉(zhuǎn)換

def enhanced(meth):
 def new(self, y):
 print "I am enhanced"
 return meth(self, y)
 return new
class C:
 def bar(self, x):
 print "some method says:", x
 bar = enhanced(bar)

decorator 所做的一切就是使您避免重復(fù)使用方法名，并且將 decorator 放在方法定義中第一處提及其名稱的地方。例如：
清單 3. 典型的 “舊式” classmethod

class C:
 @classmethod
 def foo(cls, y):
 print "classmethod", cls, y
 @enhanced
 def bar(self, x):
 print "some method says:", x

decorator 也可以用于正則函數(shù)，采用的是與類中的方法相同的方式。令人驚奇的是，這一切是如此簡單（嚴格來說，甚至有些不必要），只需要對語法進行簡單修改，所有東西就可以工作得更好，并且使得程序的論證更加輕松。通過在方法定義的函數(shù)之前列出多個 decorator，即可將 decorator 鏈接在一起；良好的判斷可以有助于防止將過多 decorator 鏈接在一起，不過有時候?qū)讉€ decorator 鏈接在一起是有意義的：
清單 4. 鏈接 decorator

@synchronized
@logging
def myfunc(arg1, arg2, ...):
 # ...do something
# decorators are equivalent to ending with:
# myfunc = synchronized(logging(myfunc))
# Nested in that declaration order

Decorator 只是一個語法糖，如果您過于急切，那么它就會使您搬起石頭砸了自己的腳。decorator 其實就是一個至少具有一個參數(shù)的函數(shù) —— 程序員要負責(zé)確保 decorator 的返回內(nèi)容仍然是一個有意義的函數(shù)或方法，并且實現(xiàn)了原函數(shù)為使連接有用而做的事情。例如，下面就是 decorator 兩個不正確的用法：
清單 5. 沒有返回函數(shù)的錯誤 decorator

>>> def spamdef(fn):
... print "spam, spam, spam"
...
>>> @spamdef
... def useful(a, b):
... print a**2 + b**2
...
spam, spam, spam
>>> useful(3, 4)
Traceback (most recent call last):
 File "", line 1, in ?
TypeError: 'NoneType' object is not callable

decorator 可能會返回一個函數(shù)，但這個函數(shù)與未修飾的函數(shù)之間不存在有意義的關(guān)聯(lián)：
清單 6. 忽略傳入函數(shù)的 decorator

>>> def spamrun(fn):
... def sayspam(*args):
... print "spam, spam, spam"
... return sayspam
...
>>> @spamrun
... def useful(a, b):
... print a**2 + b**2
...
>>> useful(3,4)
spam, spam, spam

最后，一個表現(xiàn)更良好的 decorator 可以在某些方面增強或修改未修飾函數(shù)的操作：
清單 7. 修改未修飾函數(shù)行為的 decorator

>>> def addspam(fn):
... def new(*args):
... print "spam, spam, spam"
... return fn(*args)
... return new
...
>>> @addspam
... def useful(a, b):
... print a**2 + b**2
...
>>> useful(3,4)
spam, spam, spam
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您可能會質(zhì)疑，useful() 到底有多么有用？addspam() 真的是那樣出色的增強 嗎？但這種機制至少符合您通常能在有用的 decorator 中看到的那種模式。

高級抽象簡介

根據(jù)我的經(jīng)驗，元類應(yīng)用最多的場合就是在類實例化之后對類中的方法進行修改。decorator 目前并不允許您修改類實例化本身，但是它們可以修改依附于類的方法。這并不能讓您在實例化過程中動態(tài)添加或刪除方法或類屬性，但是它讓這些方法可以在運行時根據(jù)環(huán)境的條件來變更其行為。現(xiàn)在從技術(shù)上來說，decorator 是在運行 class 語句時應(yīng)用的，對于頂級類來說，它更接近于 “編譯時” 而非 “運行時”。但是安排 decorator 的運行時決策與創(chuàng)建類工廠一樣簡單。例如：
清單 8. 健壯但卻深度嵌套的 decorator

def arg_sayer(what):
 def what_sayer(meth):
 def new(self, *args, **kws):
 print what
 return meth(self, *args, **kws)
 return new
 return what_sayer

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