Python装饰器的应用场景

装饰器的应用场景

• 附加功能
• 数据的清理或添加:
  • 函数参数类型验证 @require_ints 类似请求前拦截
  • 数据格式转换 将函数返回字典改为 JSON/YAML 类似响应后篡改
  • 为函数提供额外的数据 mock.patch
• 函数注册
  • 在任务中心注册一个任务
  • 注册一个带信号处理器的函数

不同应用场景下装饰器实现

函数注册表

1. 简单注册表

funcs = []
def register(func):
    funcs.append(func)
    return func
    
    
@register
def a():
    return 3
    
@register
def b():
    return 5
    

# 访问结果
result = [func() for func in funcs]

2. 注册表隔离(使用类的不同实例)

class Registry(object):
    def __init__(self):
        self._funcs = []
    
    def register(self, func):
        self._funcs.append(func)
        
    def run_all(self):
        return [func() for func in self._funcs]
        
        
r1 = Registry()
r2 = Registry()

@r1.register
def a():
    return 3
    
@r2.register
def b():
    return 5
    
@r1.register
@r2.register

执行时封装代码

1. 类型检查

from functools import wraps

def require_ints(func):
    @wraps(func)  # 将func的信息复制给inner
    def inner(*args, **kwargs):
        for arg list(args) + list(kwargs.values()):
            if not isinstance(arg, int:
                raise TypeError("{} 只接受int类型参数".format(func.__name__)
        return func(*args, **kwargs)
    return inner

2. 用户验证

from functools import wraps

class User(object):
    def __init__(self, username, email):
        self.username = username
        self.email = email
        
class AnonymousUser(object):
    def __init__(self):
        self.username = self.email = None
        
    def __nonzero__(self):  # 将对象转换为bool类型时调用
        return False
        
def requires_user(func):
    @wraps(func)
    def inner(user, *args, **kwargs):  # 由于第一个参数无法支持self, 该装饰器不支持装饰类
        if user and isinstance(user, User):
            return func(use, *args, **kwargs)
        else:
            raise ValueError("非合法用户")
    return inner

3. 输出格式化

import json
from functools import wraps

def json_output(func):  # 将原本func返回的字典格式转为返回json字符串格式
    @wrap(func)
    def inner(*args, **kwargs):
        return json.dumps(func(*args, **kwargs))
    return inner

4. 异常捕获

import json
from functools import wraps

class Error1(Exception):
    def __init__(self, msg):
        self.msg = msg
    def __str__(self):
        return self.msg
        

def json_output(func):
    @wrap(func)
    def inner(*args, **kwargs):
        try:
            result = func(*args, **kwargs)
        except Error1 as ex:
            result = {"status": "error", "msg": str(ex)}
        return json.dumps(result)
    return inner

# 使用方法
@json_ouput
def error():
    raise Error1("该条异常会被捕获并按JSON格式输出")

5. 日志管理

import time
import logging
from functools import wraps

def logged(func):
    @wraps(func)
    def inner(*args, **kwargs):  # *args可以装饰函数也可以装饰类
        start = time.time()
        result = func(*args, **kwargs)
        exec_time = time.time() - start
        logger = logging.getLoger("func.logged")
        logger.warning("{} 调用时间:{:.2} 执行时间:{:.2}s 结果:{}".format(func.__name__, start, exec_time, result)

带参数的装饰器

带参数的装饰器相当于一个返回装饰器的函数,@deco(a=1)在调用@之前会首先执行deco(a=1)得到一个实际的装饰器, 带参数的装饰器deco(a=1)模块导入时立即执行

装饰类

1. 为类增加可排序功能(而不通过继承子类扩充父类方法,比如多个类需要增加此功能时)

import time
from functools import wraps

def sortable_by_created(cls):
    original_init = cls.__init__
    
    @wrap(original_init)
    def new_init(self, *args, **kwargs):
        original_init(*args, **kwargs)
        self._created = time.time()
    
    cls.__init__ = new_init
    
    cls.__lt__ = lambda self, other: self._created < other._created
    cls.__gt__ = lambda self, other: self._created > other._created
    return cls

也可定义一个SortableByCreated()类, 子类使用多重继承其父类和SortableByCreated

类型转换

函数被装饰后有可能变为一个类的实例,此时为了兼容函数调用,应为所返回的类提供__call__方法

class Task(object):
    def __call__(self, *args, **kwargs):
        return self.run(*args, **kwargs)
    def run(self, *args, **kwargs):
        raise NotImplementedError("子类未实现该接口")
        
def task(func):
    class SubTask(Task):
        def run(self, *args, **kwargs):
            func(*args, **kwargs)
    return SubTask()

第二章 上下文管理器

定义

• 包装任意代码
• 确保执行的一致性

语法

• with语句
• __enter__和__exit__方法

class ContextManager(object):
    def __init__(self):
        self.entered = False
        
    def __enter__(self):
        self.entered = True
        return self
        
    def __exit__(self, exc_type, exc_instance, traceback):
        self.entered = False

应用场景

资源清理

import pymysql

class DBConnection(object):
    def __init__(self, *args, **kwargs):
        self.args,self.kwargs = args, kwargs
        
    def __enter__(self):
        self.conn = pymysql.connect(*args, **kwargs)
        return self.conn.cursor()
        
    def __exit__(self, exc_type, exc_instance, trackback):
        self.conn.close()

异常处理(避免重复)

• 传播异常(__exit__中return False)
• 终止异常(__exit__中return True)

class BubleExceptions(object):
    def __enter__(self):
        return self
    def __exit__(self, exc_type, exc_instance, trackback):
        if exc_instance:
            print("出现异常: {}".format(exc_instance)
        return False   # return True终止异常

• 处理特定的异常

class HandleValueError(object):
    def __enter__(self):
        return self
    def __exit__(self, exc_type, exc_instance, trackback):
        if not exc_type: return True
        if issubclass(exc_type, ValueError): 
            print("处理ValueError: {}".format(exc_instance)
        return False

if issubclass...语句改为if exec_type == ValueError则不处理ValueType的子类异常

也可以根据异常的属性来判断是否传播或终止

更简单的语法

import contextlib

@contextlib.contextmanager
def acceptable_error_codes(*codes):
    try:
        yield
    except ShellException as exc_instance:
        if exc_instance.code not in codes:
            raise
        pass