python装饰器

在Python中，装饰器（Decorator）是一种设计模式，它允许用户在不修改原有函数或类结构的情况下，动态地添加功能。装饰器本质上是一个函数（或类），它接受一个函数（或类）作为参数，并返回一个新的函数（或类）。这个新的函数通常会在执行原函数的基础上增加一些额外的操作。

装饰器通常用于以下场景：

- 日志记录

- 性能测试（如计算运行时间）

- 事务处理

- 权限校验

- 缓存等

常见装饰器

1.统计函数运行耗时

def timer_decorator(func):def wrapper(*args, **kwargs):import timestart = time.pref_time()result = func(*args, **kwargs)  # 执行原函数end = time.pref_time()print(f"{func.__name__} 耗时 {end-start:.4f}秒")return resultreturn wrapper@timer_decorator
def heavy_calculation(n):return sum(i*i for i in range(n))heavy_calculation(10**6)
# 输出：heavy_calculation 耗时 0.1253秒

2.多次执行函数

def repeat(num_times):def decorator(func):def wrapper(*args, **kwargs):for _ in range(num_times):func(*args, **kwargs)return wrapperreturn decorator@repeat(num_times=3)
def say_hello(name):print(f"Hello, {name}!")say_hello("Alice")
# 输出：
# Hello, Alice!
# Hello, Alice!
# Hello, Alice!

3.计算函数调用次数

class CountCalls:def __init__(self, func):self.func = funcself.calls = 0def __call__(self, *args, **kwargs):self.calls += 1print(f"已调用 {self.calls} 次")return self.func(*args, **kwargs)@CountCalls
def example():print("执行示例函数")example()  # 输出：已调用 1 次 → 执行示例函数
example()  # 输出：已调用 2 次 → 执行示例函数

元信息（Metadata）

在Python中，每个函数都有一些内置的属性，比如函数名（`__name__`）、文档字符串（`__doc__`）等，这些信息被称为**元信息（metadata）**。当我们使用装饰器时，实际上是用一个新的函数（通常称为`wrapper`）替换了原始函数。如果不做特殊处理，原始函数的这些元信息就会被`wrapper`函数的元信息所覆盖，这可能会导致一些问题，例如：

1. 原始函数的函数名（`__name__`）会变成`wrapper`，而不是原来的名字。

2. 原始函数的文档字符串（`__doc__`）会丢失。

3. 其他属性（比如模块名`__module__`、参数列表`__annotations__`等）也会被覆盖。

关键元信息包括：

元信息属性	描述	示例
__name__	函数名称	func.__name__ → "add"
__doc__	函数的文档字符串（docstring）	func.__doc__
__module__	函数所属的模块名	func.__module__
__annotations__	函数的类型注解	func.__annotations__
__qualname__	函数的限定名（含类名）	Class.func.__qualname__

保留元信息的装饰器

from functools import wrapsdef good_decorator(func):@wraps(func)  # 关键：复制元信息到包装函数def wrapper(*args, **kwargs):return func(*args, **kwargs)return wrapper@good_decorator
def add(a: int, b: int) -> int:"""两个数相加"""return a + b# 元信息被正确保留：
print(add.__name__)    # 输出：add 
print(add.__doc__)     # 输出："两个数相加" 
print(add.__annotations__)  # 输出：{'a': <class 'int'>, ...}