Decorators详解

Python中的Decorators表面看起来很像C#的Attribute，其实不然，Python的Decorators和C#的Attribute完全是两个东西。Python的Decorators让我想到了设计模式中的装饰者模式（Decorator Pattern）。

Decorator Pattern

Attach additional responsibilities to an object dynamically. 
Decorators provide a flexible alternative to subclassing for extending functionnality.

Python中的通过Decorators对函数、方法或类进行装饰，从而达到增加对象的职责，或控制对象调用的作用。而C#的Attribute仅仅是起到元数据标识作用，最终通过反射获取这些特定信息。

先来个简单的示例，先定义一个Coffee类，

class Coffee(object):
    def get_cost(self):
        return 1.0

coffee = Coffee()
print coffee.get_cost() # 1.0

这时，我想通过装饰者模式计算Milk的价格，通常这样实现：

class Milk(Coffee):
    def __init__(self, coffee):
        self.coffee = coffee
 
    def get_cost(self):
        return self.coffee.get_cost() + 0.5

coffee = Coffee()
coffee = Milk(coffee)
print coffee.get_cost() # 1.5

上面是经典的装饰者模式的实现，Python中通过Decorators可以实现成这样：

def milk_decorator(get_cost):
    def get_milk_cost(self):
        return get_cost(self) + 0.5
    return get_milk_cost

class Coffee(object):
    @milk_decorator
    def get_cost(self):
        return 1.0

coffee = Coffee()
print coffee.get_cost() #1.5

假设一下，如果有更多的，比如：Whip, Sprinkles, Tee, 必须为每个装饰者都实现一个函数，将会出现函数爆炸，我们可以只实现一个通用的Decorator函数，通过在get_cost函数添加多个@Decorator，这很符合Decorator Pattern的思想。

def get_cost_decorator(additional_cost):
    def wrapper1(func):
        def wrapper2(instance):
            return func(instance) + additional_cost
        return wrapper2
    return wrapper1

class Coffee(object):
    @get_cost_decorator(0.5)
    @get_cost_decorator(0.7)
    @get_cost_decorator(0.2)
    def get_cost(self):
        return 1.0

coffee = Coffee()
print coffee.get_cost() #2.4

上面的get_cost_decorator类看上去比较复杂，不要紧，一会再回头看这个函数。

Decorators基础

闲话不多说，先看下面的简单例子：

def myDecorator(func):
    def newFunction():
        print "inside newFunction"
        func()
    return newFunction

@myDecorator
def aFunction():
    print "inside aFunction()"

aFunction()

最终输出：

inside newFunction
inside aFunction()

我们看到，myDecorator函数的参数其实是aFunction的函数地址，并且返回一个函数地址，返回的函数才是最终真正调用的地址。最终的调用，等价于：

aFunction = myDecorator(aFunction)
aFunction()

其中，myDecorator也可以使用class来实现，比如：

class myDecorator(object):
    def __init__(self, func):
        self.func = func
    def __call__(self):
        print "inside myDecorator"
        self.func()
@myDecorator
def aFunction():
    print "inside aFunction()"

最终，

aFunction()

相对于

aFunction = myDecorator(aFunction)
aFunction() # __call__

Decorators调用规律

上面的例子，我们可以很容易的得到这样一个规律：

@A
def f ():
    …

最终等价于：

f = A(f)

如果更复杂一些：

@A
@B
@C
def f ():
    …

则相对于：

f = A(B(C(f)))

再看看有参数的例子，

@A(args)
def f ():
    …

这时，f相当于：

_deco = A(args)
f = _deco(f)

因此，A的实现也会相对复杂一些：

def A(args):
    def wrapper1(f):
        def wrapper2():
             print “before call f()”
             f()
        return wrapper2
    return wrapper1

有点绕吧，嗯，还算简单，我们回头看最开头那个例子，

@get_cost_decorator(0.5)
@get_cost_decorator(0.7)
@get_cost_decorator(0.2)
def get_cost(self): 
    return 1.0

相当于：

get_cost =  get_cost_decorator(0.5)(get_cost_decorator(0.7)(get_cost_decorator(0.2)(get_cost)))  # 绕晕了~~

Decorators典型应用 – singleton class

def singleton(cls):
    instances = {}
    def getinstance():
        if cls not in instances:
            instances[cls] = cls()
        return instances[cls]
    return getinstance

@singleton
class MyClass:
    ...