Python Decorator的来龙

引言
本文主要梳理了Python decorator的实现思路,解释了为什么Python decorator是现在这个样子。

关于代理模式、装饰模式

设计模式中经常提到的代理模式、装饰模式,这两种叫法实际上是说的同一件事,只是侧重点有所不同而已。

这两者都是通过在原有对象的基础上封装一层对象,通过调用封装后的对象而不是原来的对象来实现代理/装饰的目的

例如:(以Java为例)

在这个例子中CountProxy是对CountImpl的封装。
使用者通过CountProxy.queryCount方法来调用CountImpl.queryCount方法,这被称为代理,即CountProxy是代理类,CountImpl是被代理类。
CountProxy.queryCount方法中,可以在CountImpl.queryCount方法调用之前和之后添加一些额外的操作,被称为装饰,即CountProxy是装饰类,CountImpl是被装饰类。

如果强调通过CountProxyCountImpl进行代理的作用,则称为代理模式;
如果强调通过CountProxyCountImpl增加额外的操作,则称为装饰模式;

不论是哪种称呼,其本质都在于对原有对象的封装。
其封装的目的在于增强所封装对象的功能或管理所封装的对象。

从上面的例子也可以发现,代理/封装所围绕的核心是可调用对象(比如函数)。

Python中的代理/装饰

Python中的可调用对象包括函数、方法、实现了__call__方法的类。
Python中的函数也是对象,可以作为高阶函数的参数传入或返回值返回。
因此,当代理/装饰的对象是函数时,可以使用高阶函数来对某个函数进行封装。
例如:

但是,这个例子中,query_count函数作为参数传入query_count_proxy函数中,并在query_count_proxy函数中被调用,其结果作为返回值返回。这就完成了代理的功能,同时,在调用query_count函数的前后,我们还增加了装饰代码。
但是,query_count_proxy的函数参数与query_count不一样了,理想的代理应该保持接口一致才对。

为了保持一致,我们可以利用高阶函数可以返回函数的特点来完成:

修改后的例子,query_count_proxy仅负责接受被代理的函数query_count作为参数,同时,返回一个函数对象wrapper作为返回值,真正的封装动作在wrapper这个函数中完成。

此时,如果调用query_count_proxy(query_count)就得到了wrapper函数对象,则,执行query_count_proxy(query_count)('Lee', 20)就相当于执行了wrapper('Lee', 20)

但是可以看到,query_count_proxy(query_count)('Lee', 20)这种使用方法,仍然不能保证一致。

为了保持一致,我们需要利用Python中对象与其名称可以动态绑定的特点。
不使用query_count_proxy(quer_count)('Lee', 20)来调用代理函数,而是使用下面两句:

执行query_count_proxy(query_count)生成wrapper函数对象,将这个对象通过query_count = query_count_proxy(query_count)绑定到query_count这个名字上来,这样执行query_count('Lee', 20)时,其实执行的是wrapper('Lee', 20)

这么做的结果就是:使用代理时调用query_count('Lee', 20)与不使用代理时调用query_count('Lee', 20)对使用者而言保持不变,不用改变代码,但是在真正执行时,使用的是代理/装饰后的函数。

这里,基本利用Python的高阶函数及名称绑定完成了代理/装饰的功能。
还有什么不理想的地方呢?
对,就是query_count = query_count_proxy(query_count),因为这句既不简洁,又属于重复工作。
Python为我们提供了语法糖来完成这类的tedious work。
方法就是:

query_count = query_count_proxy(query_count)就等同于在定义query_count函数的时候,在其前面加上@query_count_proxy

Python看到这样的语法,就会自动的执行query_count = query_count_proxy(query_count)进行name rebinding

补充

以上就是Python实现可调用对象装饰的核心。
可调用对象包括函数、方法、实现了__call__方法的类,上述内容只是针对函数来解释,对于方法、实现了__call__方法的类,其基本原理相同,具体实现略有差别。

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