python装饰器前世今生

python装饰器前世今生

本文主要讲解python中decorator的历史，然后说明decorator在python中的实现，以帮助初识decorator的pythoner能够灵活运用decorator。

装饰器模式

装饰器模式来自GoF的23种设计模式。

在设计模式中，装饰器模式的意图描述如下：

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

即将附加的职责动态添加到一个对象。在扩展功能时，它比子类继承的方式要来得灵活。它是面向切面编程的一种手段。

python中的装饰器

提出

在python中，decorator最早是在PEP 318 – Decorators for Functions and Methods被提出的。

具体实现

decorator在python中形如@decorator，如：

@log
def foo():
    ...

我们将通过观察字节码，看一看添加decorator在字节码层带来了哪些变化。

首先来看函数定义产生的字节码：

def foo():
    pass

0 LOAD_CONST               0 (", line 1>)
3 MAKE_FUNCTION            0
6 STORE_NAME               0 (foo)

foo函数的定义对应三条字节码。

LOAD_CONST指令将pass对应的代码对象压入堆栈。

MAKE_FUNCTION将代码对象弹出堆栈，创建函数，并将函数压入堆栈。

STORE_NAME将函数弹出栈，并将它绑定到foo变量。

此时，foo变量即是一个函数。

然后我们看一下加了装饰器的函数定义对应的字节码：

@log
def foo():
    pass

 0 LOAD_NAME                0 (log) <---------- 1
 3 LOAD_CONST               0 (", line 1>)
 6 MAKE_FUNCTION            0
 9 CALL_FUNCTION            1       < --------- 2
12 STORE_NAME               1 (foo)

给foo函数添加一个装饰器时，对应的字节码多个两条。上面使用1、2标出。

LOAD_NAME命令是新增命令，将log函数（装饰器函数）压入堆栈。

LOAD_CONST命令将foo下的代码对象压入栈项。

MAKE_FUNCTION命令将代码对象弹出栈，从代码对象生成一个函数，压入堆栈。

CALL_FUNCTION命令是新增命令，调用最开始压入堆栈的装饰器函数，然后将函数的返回值压入堆栈。

STORE_NAME将栈项装饰器函数的返回值绑定到foo变量。

也就是说，装饰器是一个函数，它将被装饰的函数作为输入，并将输出绑定到被装饰的函数名上。而装饰器的使用本质上就是一个语法糖。

煮个粟子

知道了它的内部实现，我们就可以动手了。

例如，实现一个打印函数耗时的装饰器：

import time

def log(func):
    def wrapper(*args, **kwargs):
        start = time.time()
        func(*args, **kwargs)
        end = time.time()
        waste_time = end - start
        print 'waste time:', waste_time
    return wrapper

@log
def hello():
    print 'hello, world'

hello()
hello, world
waste time: 4.29153442383e-05