Python高级编程——装饰器Decorator超详细讲解(补充篇——嵌套装饰器)

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全文摘要

装饰器decorator，是python语言的重要特性，上面一章节详细讲解了python装饰器与python闭包的下篇内容，主要讲解了什么是python闭包，python闭包与装饰器之间到底有什么区别和联系。本文将介绍装饰器系列文章补充篇，详细介绍嵌套装饰器的各部分类容，主要包括嵌套装饰器的定义，运行过程，主要作用等内容

重新声明，python高级编程——装饰器系列文章一共分为上、中、下、补充篇，本文讲解补充篇，后续还有python高级编程特性——python描述符descriptor系列文章哦，请记得持续关注哦！文章偏长，阅读全文约30min。

上篇请参考：

全文目录

01 python装饰器的运行过程

    1.1 从一个小的例子看起

    1.2 装饰器逐句运行的断点调试

    1.3 装饰器运行的总结

02 python多层装饰器的嵌套使用

    2.1 从一个实例说起

    2.2 嵌套装饰器的逐句调试

    2.3 多层装饰器的总结

03 python多层装饰器的应用场景

04 python高级编程——描述符descriptor（预告）

python装饰器详解(补充篇)

此文章为，python装饰器详解——补充篇，上一篇文章中，即详解装饰器——下篇 ，已经详细讲解什么是python闭包，闭包是很多函数是编程语言重点，包括闭包的诞生背景，闭包的定义、作用、与装饰器的关系与区别等。这篇文章作为python高级编程系列文章——多层嵌套装饰器的收尾文章，将详细介绍装饰器的运行机理，多层装饰器的运行过程。该系列文章共分为 上、中、下 、补充四篇。此为第四篇。

01

python装饰器的运行过程 

01 python装饰器的运行过程

1.1 从一个小的例子看起

前面虽然已经讲解了python的装饰器的本质，定义、意义、使用场景，但是对与装饰器到底一句一句是怎么运行的，还没有一个好的说明，本文将再次说明。先看一个简单的：

def A_Decorator(function):
    print('我是 外层A 添加的第一个功能')
    def wrapper(a,b):
        print('我是 内层A 添加的第一个功能')
        function(a,b)
        print('我是 内层A 添加的第二个功能')
    print('我是 外层A 添加的第二个功能')
    return wrapper

@A_Decorator
def C_function(a,b):
    print('最后的结果是：{0}'.format(a+b))

C_function(100,200)

运行结果为：

我是 外层A 添加的第一个功能

我是 外层A 添加的第二个功能

我是 内层A 添加的第一个功能

最后的结果是：300

我是 内层A 添加的第二个功能

跟我们想象的是不是有所区别，并不是如下的结果：

我是 外层A 添加的第一个功能

我是 内层A 添加的第一个功能

最后的结果是：300

我是 内层A 添加的第二个功能

我是 外层A 添加的第二个功能

01 python装饰器的运行过程

1.2 装饰器的逐句调试

这是为什么呢？这要从它的本质来说起了，我们可以通过设置断点调试来查看运行过程。如下动态图：

如果你不是特别明白没关系，我们通过上面的动态图可以发现，当进入到装饰器函数A_Decorator的时候，然后代码并不是从上往下依次执行，他的执行顺序大致是这样子，分为两个阶段：

（1）进入装饰器函数，先执行完外层函数的函数体，返回一个wrapper；

（2）然后在运行被包装的函数，即执行函数C_function的时候，由于被包装的函数实际上就是返回的wrapper（参见系列文章第二篇——中篇），所以再执行函数wrapper内部代码。

01 python装饰器的运行过程

1.3 装饰器运行的总结

总结：装饰器的运行需要注意以下几个问题——三次“运行跳跃”

（1）在使用@decorator定一个被装饰的函数的时候，就意味着要进入装饰器函数了，什么意思呢，这样说获取大家更加明白。

C_function=A_Decorator(C_function) 这句话与@定义的是等价的，这一句话运行结束，也就意味着外层装饰器中的代码运行完了，返回了一个wrapper对象。从被装饰函数的定义调到外层装饰器的函数体，这称之为第一次跳跃。

（2）然后运行C_function，实际上也就是运行返回的wrapper，会跳入到wrapper内部执行。运行被装饰的函数，跳入到内层的wrapper执行，这称之为第二次跳跃。

（3）在wrapper内部的时候，因为wrapper内部的function实际上就是定义的函数，故而在运行wrapper内部的function函数的时候，又会重新跳跃到被装饰函数的函数体，这称之为第三次跳跃。

（4）当被装饰的函数执行完了，然后再继续回到wrapper内部执行function后面未执行完的部分。

其实归纳起来，就一句话：装饰器在包装函数的时候运行外层，在运行被包装函数的时候才运行内层wrapper，我们脑子里需要建立这样的一种思维方式才行。

     有了上面的基础之后，现在我们就可以讨论多个装饰器的嵌套了。

02

python多层装饰器的嵌套 

02 python多层装饰器的嵌套

2.1 从一个简单的实例说起

所谓的装饰器的嵌套，就是使用了多个装饰器，比如A装饰了B，B又装饰了C，即相当于A给B添加了额外功能，B又给C添加了额外功能。那么现在C相当于有两个装饰器，简单的实现代码如下所示：

def A_Decorator(function):
    print('我是外层A添加的第一个功能')
    def wrapper(a,b):
        print('我是内层A添加的第一个功能')
        result=function(a,b)
        print('我是内层A添加的第二个功能')
        return result
    print('我是外层A添加的第二个功能')
    return wrapper

def B_Decorator(function):
    print('我是外层B添加的第一个功能')
    def wrapper(a,b):
        print('我是内层B添加的第一个功能')
        result=function(a,b)
        print('我是内层B添加的第二个功能')
        return result
    print('我是外层B添加的第二个功能')
    return wrapper

@A_Decorator
@B_Decorator
def C_function(a,b):
    return a+b

result=C_function(100,200)
print('--------------------------------------')
print(result)

运行结果为：

我是外层B添加的第一个功能

我是外层B添加的第二个功能

我是外层A添加的第一个功能

我是外层A添加的第二个功能

我是内层A添加的第一个功能

我是内层B添加的第一个功能

我是内层B添加的第二个功能

我是内层A添加的第二个功能

--------------------------------------

300

02 python多层装饰器的嵌套

2.2 多层装饰器的逐句调试

为什么不是先把A装饰器的运行完或者是先把B装饰器的运行完，而是呈现这种交叉的形式，这需要根据“装饰器”的本质一步一步去分析了。我们同样可以设置断点调试，一步一步追踪看到底程序是怎么运行的，如下所示：

从上面的运行演示，我们发现，运行的顺序是分为如下几个步骤进行的：

（1）先运行B装饰器的外层代码，返回一个B装饰器里面的wrapper

（2）然后运行A装饰器的外层代码，返回一个A装饰器里面的wrapper

（3）然后运行被装饰器装饰的函数，此为C_function函数，由于C_function本质上就是A装饰器所返回的wrapper，所以，会优先执行A中的wrapper函数。但是这里并不是一次性将A中的内层函数wrapper全部执行完毕，而是又跳跃到B中的内层函数，这到底是怎么回事呢？如果理解了装饰器本质的同学相信已经有了答案。

实际上，两层装饰器的嵌套本质上等价于如下的代码：

C_function=A_Decorator(B_Decorator(C_function))

这个等价于

@A_Decorator

@B_Decorator

def C_function(a,b):

       return a+b

结合前面的“三次跳跃”的运行过程，那么现在就可以来分析多层嵌套装饰器的运行本质了。我们令

C_C_function=B_Decorator(C_function)  

# C_C_function作为中间的传递变量，容易知道实际上C_C_function就是B_Decorator装饰器所返回的那个wrapper，

则上面的式子等价于下面

C_function=A_Decorator(C_C_function)

则上面的代码完全等价于下面：

def A_Decorator(function):
    print('我是外层A添加的第一个功能')
    def wrapper(a,b):
        print('我是内层A添加的第一个功能')
        result=function(a,b)
        print('我是内层A添加的第二个功能')
        return result
    print('我是外层A添加的第二个功能')
    return wrapper

def B_Decorator(function):
    print('我是外层B添加的第一个功能')
    def wrapper(a,b):
        print('我是内层B添加的第一个功能')
        result=function(a,b)
        print('我是内层B添加的第二个功能')
        return result
    print('我是外层B添加的第二个功能')
    return wrapper

# @A_Decorator
# @B_Decorator
def C_function(a,b):
    return a+b

#C_function=A_Decorator(B_Decorator(C_function))
C_C_function=B_Decorator(C_function)
C_function=A_Decorator(C_C_function)

result=C_function(100,200)
print('--------------------------------------')
print(result)

现在我们依然设置断点进行调试，大家注意看下面所打印出来的信息，这有助于我们了解它到底执行那一步去了。

02 python多层装饰器的嵌套

2.3 多层装饰器嵌套的总结

现在来逐句分析它的运动过程：

（1）先执行C_C_function=B_Decorator(C_function)。进入B的外层，返回一个B_wrapper，这里的C_C_function就是B_wrapper。——包装执行外层哦，还记得前面的吗？

（2）再执行C_function=A_Decorator(C_C_function)。进入A的外层，返回一个A_wrapper，这里的C_function就是A_wrapper。

（3）再执行C_function(100,200)。因为C_function就是A_wrapper，所以先进入A_wrapper；然后遇到function(a,b)的时候，因为这里的function参数实际上是通过C_function=A_Decorator(C_C_function)传递进去的，所以，function=C_C_function=B_wrapper，所以会调到B_wrapper。

（4）再执行B_wrapper的时候执行到function(a,b)的时候，这里的function实际上是C_C_function=B_Decorator(C_function)传递进去的，也就是说这里的function就是原生的C_function函数定义，也就是会调到C_function函数体里面。

（5）等到C_function函数体执行完毕，再先结束B_wrapper，然后再结束A_wrapper。

怎么样，现在明白多层装饰器的运行原理以及运行过程了吗？

本节的内容如果没有理解透彻，不能算得上是真正意义上理解了python装饰器哦，希望结合我前面的系列文章（上、中、下 三篇）结合起来多看几遍哦！

03

python多层装饰器的应用场景 

03 python多层装饰器的应用场景

3.1 多层装饰器的应用场景

经过了漫长的理解，终于明白了多层装饰器原来是这么一回事啊，多层装饰器有着广泛的应用，虽然我们在使用的时候，因为python做了语法糖层面上得起封装，我们并不需要逐句分析装饰器到底是怎么运行的，但是一定要在理解的基础之上加以运用，这样才能知其然，并知其所以然哦！

     我们说了装饰器的作用就是添加额外信息，辅助信息，额外验证等等。如果你的产品经理让你写一个登录程序与权限验证程序，

    这里有两个功能，一个是要先验证登录的信息，看能不能够登录，第二个是要验证登陆的这个用户有哪些权限，这就可以通过多层装饰起来完成。具体的代码这里就不再写出来了，有兴趣的小伙伴可以自己尝试一下。

    装饰器系列文章终于结束了，区区一个Python装饰器，写了四大篇文章，自问这是最具体、最详细、最容易懂得文章了，如果对你有帮助，可以持续关注哦！

下一篇预告：

下面篇文章的重点是描述符descriptor：

描述符这个词可能对于python初学者或者是刚接触Python不久的小伙伴们比较陌生，但是他是python高级编程内容的重要原理，也是很多python高级特性的基础，鉴于描述符内容较多，我将依然采取系列文章的写法，从它的诞生背景到与原理讲解，再到代码案例这样层层递进的方式进行讲解。初步打算，描述符系列文章分为上、中、下三篇进行讲解

有兴趣的小伙伴持续关注哦！

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推 荐 阅 读

2018/12/05

Wednesday

小伙伴们，如果你耐心的看完了关于python装饰器的系列文章，是不是有所收获呢？后面还会有讲解python高级编程特性的系列文章哦，欢迎小伙伴们继续关注和支持。如果你有需要，就添加我的公众号哦，里面分享有海量资源，包含各类数据、教程等，后面会有更多面经、资料、数据集等各类干货等着大家哦，重要的是全都是免费、无套路分享，有兴趣的小伙伴请持续关注！