Python中如何使用装饰器？语法糖原理与应用实例

import time
import functools

# 一个简单的日志装饰器
def log_calls(func):
    @functools.wraps(func) # 保持原函数的元数据，非常重要！
    def wrapper(*args, **kwargs):
        print(f"正在调用函数: {func.__name__}，参数: {args}, {kwargs}")
        result = func(*args, **kwargs)
        print(f"函数 {func.__name__} 调用完成，结果: {result}")
        return result
    return wrapper

# 一个简单的性能测量装饰器
def time_it(func):
    @functools.wraps(func)
    def wrapper(*args, **kwargs):
        start_time = time.perf_counter()
        result = func(*args, **kwargs)
        end_time = time.perf_counter()
        print(f"函数 {func.__name__} 执行耗时: {end_time - start_time:.4f} 秒")
        return result
    return wrapper

@log_calls
@time_it
def calculate_sum(a, b):
    """计算两个数的和"""
    time.sleep(0.1) # 模拟耗时操作
    return a + b

@log_calls
def greet(name):
    """向某人打招呼"""
    return f"你好，{name}！"

# 使用被装饰的函数
print("--- 第一次调用 calculate_sum ---")
total = calculate_sum(10, 20)
print(f"最终结果: {total}\n")

print("--- 第二次调用 greet ---")
message = greet("张三")
print(f"最终消息: {message}")

# 验证functools.wraps的作用
print(f"\ncalculate_sum 的文档字符串: {calculate_sum.__doc__}")
print(f"calculate_sum 的名称: {calculate_sum.__name__}")

@log_calls
def my_function():
    print("这是我的函数")

def my_function():
    print("这是我的函数")

my_function = log_calls(my_function) # 这一步就是语法糖的本质

def rate_limit(calls_per_minute):
    # 这是一个装饰器工厂，它接收参数，并返回一个装饰器
    def decorator(func):
        last_called = {} # 简单模拟，实际生产环境需更健壮的机制

        @functools.wraps(func)
        def wrapper(*args, **kwargs):
            current_time = time.time()
            if func.__name__ not in last_called:
                last_called[func.__name__] = []

            # 移除一分钟前的调用记录
            last_called[func.__name__] = [
                t for t in last_called[func.__name__] if current_time - t < 60
            ]

            if len(last_called[func.__name__]) >= calls_per_minute:
                print(f"函数 {func.__name__} 调用过于频繁，请稍后再试！")
                return None # 或者抛出异常

            last_called[func.__name__].append(current_time)
            return func(*args, **kwargs)
        return wrapper
    return decorator

@rate_limit(calls_per_minute=2) # 传入参数
def send_email(to_address, subject):
    print(f"发送邮件到 {to_address}，主题：{subject}")
    return True

print("\n--- 测试带参数的装饰器 ---")
send_email("test@example.com", "Hello") # 第一次，成功
send_email("test@example.com", "Hello") # 第二次，成功
send_email("test@example.com", "Hello") # 第三次，失败（被限速）
time.sleep(61) # 等待超过一分钟
send_email("test@example.com", "Hello again") # 第四次，成功

class AddMethodDecorator:
    def __init__(self, new_method_name):
        self.new_method_name = new_method_name

    def __call__(self, cls):
        # 这是一个简单的类装饰器，给类添加一个新方法
        def added_method(self_instance):
            return f"这是 {self_instance.__class__.__name__} 类通过装饰器添加的方法 '{self.new_method_name}'。"

        setattr(cls, self.new_method_name, added_method)
        return cls

@AddMethodDecorator("say_hello")
class MyClass:
    def __init__(self, name):
        self.name = name

    def get_name(self):
        return self.name

print("\n--- 测试类装饰器 ---")
obj = MyClass("Alice")
print(obj.get_name())
print(obj.say_hello()) # 调用通过装饰器添加的方法