Design Patterns——＜四＞装饰模式

一、什么是装饰模式？

Attach additional responsibilities to an object dynamically. Decorators provide a flexible alternative to subclassing for extending functionality.
动态地给一个对象增加一些额外的职责，就拓展对象功能来说，装饰模式比生成子类的方式更为灵活。

---

二、代码框架

装饰模式UML类图

---

三、Python中的装饰器

在Python中一切都是对象：一个实例、一个函数甚至类本身，可以将一个函数作为参数传给另一个函数，也可以将一个类作为参数传给一个函数。

1 定义内部函数并返回

def func(num):
    '''定义内部函数并返回'''
    
    def firstInnerFunc():
        return 'This is the first inner function.'
    
    def secondInnerFunc():
        return 'This is the second inner function.'
    
    if num == 1:
        return firstInnerFunc
    else:
        return secondInnerFunc
    
print(func(1))
print(func(2))
print(func(1)())
print(func(2)())

上面的代码等同于：

firstFunc = func(1)
secondFunc = func(2)

print(firstFunc)
print(secondFunc)
print(firstFunc())
print(secondFunc())

输出：

.firstInnerFunc at 0x000002CF4EC51630>
.secondInnerFunc at 0x000002CF4EC516C0>
This is the first inner function.
This is the second inner function.

2 装饰器修饰函数

'''
@author: zyh
@file: demo_decorate_func.py

装饰器修饰函数的例子。
'''
import logging
logging.basicConfig(level=logging.INFO)

def loggingDecorator(func):
    '''记录日志的装饰器'''
    def wrapperLogging(*args, **kwargs):
        logging.info('开始执行 %s() ...'%func.__name__)
        func(*args, **kwargs)
        logging.info('%s() 执行完成！'%func.__name__)
    return wrapperLogging

@loggingDecorator
def showMin(a,b):
    print('%d, %d 中的最小值是: %d' % (a, b, min(a,b)))
    
# decoratedShowMin = loggingDecorator(showMin)
# decoratedShowMin(2,3)
showMin(2,3)

---

以下两段代码等价：

@loggingDecorator
def showMin(a,b):
    print('%d, %d 中的最小值是: %d' % (a, b, min(a,b)))
showMin(2,3)

def showMin(a,b):
    print('%d, %d 中的最小值是: %d' % (a, b, min(a,b)))
    
decoratedShowMin = loggingDecorator(showMin)
decoratedShowMin(2,3)

输出：

INFO:root:开始执行 showMin() ...
2, 3 中的最小值是: 2
INFO:root:showMin() 执行完成！

3 装饰器修饰类

装饰器可以是一个函数，也可以是一个类（必须要实现__call__方法，使其是callable的）。装饰器不仅可以修饰函数，也可以修饰类。

'''
@author: zyh
@file: demo_decorate_class.py
@time: 2023/5/9 15:47

装饰器修饰类的例子。
'''
class ClassDecorator:
    '''类装饰器，记录一个类被实例化的次数'''
    def __init__(self, func):
        self._numOfCall = 0
        self._func = func
        
    def __call__(self, *args, **kwargs):
        self._numOfCall += 1
        obj = self._func(*args, **kwargs)
        print('创建%s 的第%d 个实例: %s'%(self._func.__name__, self._numOfCall, id(obj)))
        return obj
        
@ClassDecorator
class MyClass:
    def __init__(self, name):
        self._name = name
        
    def getName(self):
        return self._name
    
tony = MyClass('Tony')
billy = MyClass('Billy')
print(id(tony))
print(id(billy))

输出：

创建MyClass 的第1 个实例: 2963514621424
创建MyClass 的第2 个实例: 2963514621328
2963514621424
2963514621328

---

补充说明

装饰模式的优点：

1. 使用装饰模式实现拓展比使用继承更加灵活，可以在不创造更多子类的情况下，将对象的功能加以拓展；
2. 可以动态地为一个对象附加功能；
3. 可以用不同的装饰器进行多重装饰，装饰的顺序不同可能产生不同的效果；
4. 装饰类和被装饰类解耦。

装饰模式相当于继承的一个替代模式。

缺点：

相比继承更容易出错，排错也更加困难。

---

Python装饰器 vs 装饰模式

Python装饰器与装饰模式的设计思想相似，其目标均为更好的拓展性。

区别点	Python装饰器	装饰模式
设计思想	函数式编程思想，即面向过程的思想	面向对象
修饰的对象	函数、类	某个类中的指定方法
影响范围	修饰一个函数时，对这个函数的所有调用都起效；修饰一个类时，对这个类的所有实例都起效	仅对修饰的这一个对象起效