Python装饰器模式

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Python装饰器模式是一种常用的设计模式，它允许我们在不改变原有代码的情况下，动态地添加功能或修改行为。装饰器模式在Python中被广泛使用，它能够提高代码的复用性和可读性，同时也能够减少代码的重复。

**什么是装饰器模式？**

装饰器模式是一种结构型设计模式，它允许我们通过将对象包装在一个装饰器函数中，来动态地修改对象的行为。装饰器模式使用了Python的函数闭包和函数作为一等公民的特性，使得我们可以方便地在运行时修改函数或类的行为。

**装饰器的基本用法**

在Python中，装饰器是一个特殊的函数，它接受一个函数作为参数，并返回一个新的函数。装饰器可以通过在函数定义前使用@符号来应用于函数。

`python

def decorator(func):

def wrapper(*args, **kwargs):

# 在调用原函数之前可以添加一些额外的逻辑

result = func(*args, **kwargs)

# 在调用原函数之后可以添加一些额外的逻辑

return result

return wrapper

@decorator

def my_function():

# 原函数的逻辑

pass

在上面的例子中，decorator是一个装饰器函数，它接受一个函数作为参数，并返回一个新的函数wrapper。通过在my_function函数定义前使用@decorator，我们将my_function函数应用了装饰器。当调用my_function函数时，实际上是调用了装饰器返回的新函数wrapper，从而实现了在调用原函数之前和之后添加额外逻辑的目的。

**装饰器的应用场景**

装饰器模式在实际开发中有很多应用场景，下面我将介绍几个常见的应用场景。

**1. 日志记录**

在开发过程中，我们经常需要记录函数的调用日志，以便于调试和排查问题。使用装饰器可以方便地实现这个功能，而不需要修改原有的函数代码。

`python

def log_decorator(func):

def wrapper(*args, **kwargs):

print(f'Calling function {func.__name__} with args {args} and kwargs {kwargs}')

result = func(*args, **kwargs)

print(f'Function {func.__name__} returned {result}')

return result

return wrapper

@log_decorator

def add(x, y):

return x + y

add(1, 2)

运行上面的代码，我们可以看到在调用add函数时，会自动打印出函数的调用日志。

**2. 认证和授权**

在Web开发中，我们经常需要对用户进行认证和授权。使用装饰器可以方便地实现这个功能，而不需要在每个需要认证和授权的函数中都添加相同的代码。

`python

def authenticate_decorator(func):

def wrapper(*args, **kwargs):

if not is_authenticated():

return 'Not authenticated'

return func(*args, **kwargs)

return wrapper

def authorize_decorator(roles):

def decorator(func):

def wrapper(*args, **kwargs):

if not has_roles(roles):

return 'Not authorized'

return func(*args, **kwargs)

return wrapper

return decorator

@authenticate_decorator

@authorize_decorator(['admin'])

def delete_user(user_id):

# 删除用户的逻辑

pass

delete_user(1)

在上面的例子中，authenticate_decorator装饰器用于认证用户是否已登录，authorize_decorator装饰器用于授权用户是否拥有指定的角色。通过将这两个装饰器应用于delete_user函数，我们实现了对用户进行认证和授权的功能。

**3. 缓存**

在一些计算密集型的任务中，我们经常需要使用缓存来提高计算效率。使用装饰器可以方便地实现这个功能，而不需要修改原有的函数代码。

`python

def cache_decorator(func):

cache = {}

def wrapper(*args, **kwargs):

key = (args, tuple(sorted(kwargs.items())))

if key in cache:

return cache[key]

result = func(*args, **kwargs)

cache[key] = result

return result

return wrapper

@cache_decorator

def fibonacci(n):

if n

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