Python?面向切面編程?AOP?及裝飾器
什么是 AOP
AOP，就是面向切面編程，簡(jiǎn)單的說(shuō)，就是動(dòng)態(tài)地將代碼切入到類的指定方法、指定位置上的編程思想就是面向切面的編程。我們管切入到指定類指定方法的代碼片段稱為切面，而切入到哪些類、哪些方法則叫切入點(diǎn)。這樣我們就可以把幾個(gè)類共有的代碼，抽取到一個(gè)切片中，等到需要時(shí)再切入對(duì)象中去，從而改變其原有的行為。這種思想，可以使原有代碼邏輯更清晰，對(duì)原有代碼毫無(wú)入侵性，常用于像權(quán)限管理，日志記錄，事物管理等等。而 Python 中的裝飾器就是很著名的設(shè)計(jì)，常用于有切面需求的場(chǎng)景。類如，Django 中就大量使用裝飾器去完成一下切面需求，如權(quán)限控制，內(nèi)容過(guò)濾，請(qǐng)求管理等等。
裝飾器
Python 裝飾器（fuctional decorators）就是用于拓展原來(lái)函數(shù)功能的一種函數(shù)，目的是在不改變?cè)瘮?shù)名或類名的情況下，給函數(shù)增加新的功能。
下面就跟我一起詳細(xì)的了解下裝飾器是如何工作的。首先，要明確一個(gè)概念：Python 中萬(wàn)物皆對(duì)象，函數(shù)也是是對(duì)象！所以，一個(gè)函數(shù)作為對(duì)象，可以在另一個(gè)函數(shù)中定義。
看下面示例：
def?a():
????def?b():
????????print("I'm?b")
????b()
????c?=?b
????return?c
d?=?a()
d()
b()
c()輸出結(jié)果為：
I'm b
I'm b
拋出 NameError: name 'b' is not defined 錯(cuò)誤
拋出 NameError: name 'c' is not defined 錯(cuò)誤
從上可以看出，由于函數(shù)是對(duì)象，所以：
- 可以賦值給變量
- 可以在另一個(gè)函數(shù)中定義
然后，return 可以返回一個(gè)函數(shù)對(duì)象。這個(gè)函數(shù)對(duì)象是在另一個(gè)函數(shù)中定義的。由于作用域不同，所以只有 return 返回的函數(shù)可以調(diào)用，在函數(shù) a 中定義和賦值的函數(shù) b 和 c 在外部作用域是無(wú)法調(diào)用的。
這意味著一個(gè)功能可以 return 另一個(gè)功能。
除了可以作為對(duì)象返回外，函數(shù)對(duì)象還可以作為參數(shù)傳遞給另一個(gè)函數(shù)：
def?a():
????print("I'm?a")
def?b(func):
????print("I'm?b")
????func()
b(a)輸出結(jié)果：
I'm b
I'm a
OK，現(xiàn)在，基于函數(shù)的這些特性，我們就可以創(chuàng)建一個(gè)裝飾器，用來(lái)在不改變?cè)瘮?shù)的情況下，實(shí)現(xiàn)功能。
函數(shù)裝飾器
比如，我們要在函數(shù)執(zhí)行前和執(zhí)行后分別執(zhí)行一些別的操作，那么根據(jù)上面函數(shù)可以作為參數(shù)傳遞，我們可以這樣實(shí)現(xiàn)，看下面示例：
def?a():
????print("I'm?a")
def?b(func):
????print('在函數(shù)執(zhí)行前，做一些操作')
????func()
????print("在函數(shù)執(zhí)行后，做一些操作")
b(a)輸出結(jié)果：
在函數(shù)執(zhí)行前，做一些操作
I'm a
在函數(shù)執(zhí)行后，做一些操作
但是這樣的話，原函數(shù)就變成了另一個(gè)函數(shù)，每加一個(gè)功能，就要在外面包一層新的函數(shù)，這樣原來(lái)調(diào)用的地方，就會(huì)需要全部修改，這明顯不方便，就會(huì)想，有沒(méi)有辦法可以讓函數(shù)的操作改變，但是名稱不改變，還是作為原函數(shù)呢。
看下面示例：
def?a():
????print("I'm?a")
def?c(func):
????def?b():
????????print('在函數(shù)執(zhí)行前，做一些操作')
????????func()
????????print("在函數(shù)執(zhí)行后，做一些操作")
????return?b
a?=?c(a)
a()輸出結(jié)果：
在函數(shù)執(zhí)行前，做一些操作
I'm a
在函數(shù)執(zhí)行后，做一些操作
如上，我們可以將函數(shù)再包一層，將新的函數(shù) b，作為對(duì)象返回。這樣通過(guò)函數(shù) c，將 a 改變并重新賦值給 a，這樣就實(shí)現(xiàn)了改變函數(shù) a，并同樣使用函數(shù) a 來(lái)調(diào)用。
但是這樣寫起來(lái)非常不方便，因?yàn)樾枰匦沦x值，所以在 Python 中，可以通過(guò) @ 來(lái)實(shí)現(xiàn)，將函數(shù)作為參數(shù)傳遞。
看下示例：
def?c(func):
????def?b():
????????print('在函數(shù)執(zhí)行前，做一些操作')
????????func()
????????print("在函數(shù)執(zhí)行后，做一些操作")
????return?b
@c
def?a():
????print("I'm?a")
a()輸出結(jié)果：
在函數(shù)執(zhí)行前，做一些操作
I'm a
在函數(shù)執(zhí)行后，做一些操作
如上，通過(guò) @c，就實(shí)現(xiàn)了將函數(shù) a 作為參數(shù)，傳入 c，并將返回的函數(shù)重新作為函數(shù) a。這 c 也就是一個(gè)簡(jiǎn)單的函數(shù)裝飾器。
且如果函數(shù)是有返回值的，那么改變后的函數(shù)也需要有返回值，如下所以：
def?c(func):
????def?b():
????????print('在函數(shù)執(zhí)行前，做一些操作')
????????result?=?func()
????????print("在函數(shù)執(zhí)行后，做一些操作")
????????return?result
????return?b
@c
def?a():
????print("函數(shù)執(zhí)行中。。。")
????return?"I'm?a"
print(a())輸出結(jié)果：
在函數(shù)執(zhí)行前，做一些操作
函數(shù)執(zhí)行中。。。
在函數(shù)執(zhí)行后，做一些操作
I'm a
如上所示：通過(guò)將返回值進(jìn)行傳遞，就可以實(shí)現(xiàn)函數(shù)執(zhí)行前后的操作。但是你會(huì)發(fā)現(xiàn)一個(gè)問(wèn)題，就是為什么輸出 I'm a 會(huì)在最后才打印出來(lái)？
因?yàn)?nbsp;I'm a 是返回的結(jié)果，而實(shí)際上函數(shù)是 print("在函數(shù)執(zhí)行后，做一些操作") 這一操作前運(yùn)行的，只是先將返回的結(jié)果給到了 result，然后 result 傳遞出來(lái)，最后由最下方的 print(a()) 打印了出來(lái)。
那如何函數(shù) a 帶參數(shù)怎么辦呢？很簡(jiǎn)單，函數(shù) a 帶參數(shù)，那么我們返回的函數(shù)也同樣要帶參數(shù)就好啦。
看下面示例：
def?c(func):
????def?b(name,?age):
????????print('在函數(shù)執(zhí)行前，做一些操作')
????????result?=?func(name,?age)
????????print("在函數(shù)執(zhí)行后，做一些操作")
????????return?result
????return?b
@c
def?a(name,?age):
????print("函數(shù)執(zhí)行中。。。")
????return?"我是?{},?今年{}歲?".format(name,?age)
print(a('Amos',?24))輸出結(jié)果：
在函數(shù)執(zhí)行前，做一些操作
函數(shù)執(zhí)行中。。。
在函數(shù)執(zhí)行后，做一些操作
我是 Amos, 今年24歲
但是又有問(wèn)題了，我寫一個(gè)裝飾器 c，需要裝飾多個(gè)不同的函數(shù)，這些函數(shù)的參數(shù)各不相同，那么怎么辦呢？簡(jiǎn)單，用 *args 和 **kwargs 來(lái)表示所有參數(shù)即可。
如下示例：
def?c(func):
????def?b(*args,?**kwargs):
????????print('在函數(shù)執(zhí)行前，做一些操作')
????????result?=?func(*args,?**kwargs)
????????print("在函數(shù)執(zhí)行后，做一些操作")
????????return?result
????return?b
@c
def?a(name,?age):
????print('函數(shù)執(zhí)行中。。。')
????return?"我是?{},?今年{}歲?".format(name,?age)
@c
def?d(sex,?height):
????print('函數(shù)執(zhí)行中。。。')
????return?'性別：{}，身高：{}'.format(sex,?height)
print(a('Amos',?24))
print(d('男',?175))
輸出結(jié)果：
在函數(shù)執(zhí)行前，做一些操作
函數(shù)執(zhí)行中。。。
在函數(shù)執(zhí)行后，做一些操作
我是 Amos, 今年24歲在函數(shù)執(zhí)行前，做一些操作
函數(shù)執(zhí)行中。。。
在函數(shù)執(zhí)行后，做一些操作
性別：男，身高：175
如上就解決了參數(shù)的問(wèn)題，哇，這么好用。那是不是這樣就沒(méi)有問(wèn)題了？并不是！經(jīng)過(guò)裝飾器裝飾后的函數(shù)，實(shí)際上已經(jīng)變成了裝飾器函數(shù) c 中定義的函數(shù) b，所以函數(shù)的元數(shù)據(jù)則全部改變了！
如下示例：
def?c(func):
????def?b(*args,?**kwargs):
????????print('在函數(shù)執(zhí)行前，做一些操作')
????????result?=?func(*args,?**kwargs)
????????print("在函數(shù)執(zhí)行后，做一些操作")
????????return?result
????return?b
@c
def?a(name,?age):
????print('函數(shù)執(zhí)行中。。。')
????return?"我是?{},?今年{}歲?".format(name,?age)
print(a.__name__)輸出結(jié)果：
b
會(huì)發(fā)現(xiàn)函數(shù)實(shí)際上是函數(shù) b 了，這就有問(wèn)題了，那么該怎么解決呢，有人就會(huì)想到，可以在裝飾器函數(shù)中先把原函數(shù)的元數(shù)據(jù)保存下來(lái)，在最后再講 b 函數(shù)的元數(shù)據(jù)改為原函數(shù)的，再返回 b。這樣的確是可以的！但我們不這樣用，為什么？
因?yàn)?Python 早就想到這個(gè)問(wèn)題啦，所以給我們提供了一個(gè)內(nèi)置的方法，來(lái)自動(dòng)實(shí)現(xiàn)原數(shù)據(jù)的保存和替換工作。哈哈，這樣就不同我們自己動(dòng)手啦！
看下面示例：
from?functools?import?wraps
def?c(func):
????@wraps(func)
????def?b(*args,?**kwargs):
????????print('在函數(shù)執(zhí)行前，做一些操作')
????????result?=?func(*args,?**kwargs)
????????print("在函數(shù)執(zhí)行后，做一些操作")
????????return?result
????return?b
@c
def?a(name,?age):
????print('函數(shù)執(zhí)行中。。。')
????return?"我是?{},?今年{}歲?".format(name,?age)
print(a.__name__)輸出結(jié)果：
a
使用內(nèi)置的 wraps 裝飾器，將原函數(shù)作為裝飾器參數(shù)，實(shí)現(xiàn)函數(shù)原數(shù)據(jù)的保留替換功能。
耶！裝飾器還可以帶參數(shù)啊，你看上面 wraps 裝飾器就傳入了參數(shù)。哈哈，是的，裝飾器還可以帶參數(shù)，那怎么實(shí)現(xiàn)呢？
看下面示例：
from?functools?import?wraps
def?d(name):
????def?c(func):
????????@wraps(func)
????????def?b(*args,?**kwargs):
????????????print('裝飾器傳入?yún)?shù)為：{}'.format(name))
????????????print('在函數(shù)執(zhí)行前，做一些操作')
????????????result?=?func(*args,?**kwargs)
????????????print("在函數(shù)執(zhí)行后，做一些操作")
????????????return?result
????????return?b
????return?c
@d(name='我是裝飾器參數(shù)')
def?a(name,?age):
????print('函數(shù)執(zhí)行中。。。')
????return?"我是?{},?今年{}歲?".format(name,?age)
print(a('Amos',?24))
輸出結(jié)果：
裝飾器傳入?yún)?shù)為：我是裝飾器參數(shù)
在函數(shù)執(zhí)行前，做一些操作
函數(shù)執(zhí)行中。。。
在函數(shù)執(zhí)行后，做一些操作
我是 Amos, 今年24歲
如上所示，很簡(jiǎn)單，只需要在原本的裝飾器之上，再包一層，相當(dāng)于先接收裝飾器參數(shù)，然后返回一個(gè)不帶參數(shù)的裝飾器，然后再將函數(shù)傳入，最后返回變化后的函數(shù)。
這樣就可以實(shí)現(xiàn)很多功能了，這樣可以根據(jù)傳給裝飾器的參數(shù)不同，來(lái)分別實(shí)現(xiàn)不同的功能。
另外，可能會(huì)有人問(wèn)， 可以在同一個(gè)函數(shù)上，使用多個(gè)裝飾器嗎？答案是：可以！
看下面示例：
from?functools?import?wraps
def?d(name):
????def?c(func):
????????@wraps(func)
????????def?b(*args,?**kwargs):
????????????print('裝飾器傳入?yún)?shù)為：{}'.format(name))
????????????print('我是裝飾器d:?在函數(shù)執(zhí)行前，做一些操作')
????????????result?=?func(*args,?**kwargs)
????????????print("我是裝飾器d:?在函數(shù)執(zhí)行后，做一些操作")
????????????return?result
????????return?b
????return?c
def?e(name):
????def?c(func):
????????@wraps(func)
????????def?b(*args,?**kwargs):
????????????print('裝飾器傳入?yún)?shù)為：{}'.format(name))
????????????print('我是裝飾器e:?在函數(shù)執(zhí)行前，做一些操作')
????????????result?=?func(*args,?**kwargs)
????????????print("我是裝飾器e:?在函數(shù)執(zhí)行后，做一些操作")
????????????return?result
????????return?b
????return?c
@e(name='我是裝飾器e')
@d(name='我是裝飾器d')
def?func_a(name,?age):
????print('函數(shù)執(zhí)行中。。。')
????return?"我是?{},?今年{}歲?".format(name,?age)
print(func_a('Amos',?24))
行后，做一些操作
我是?Amos,?今年24歲?輸出結(jié)果：
裝飾器傳入?yún)?shù)為：我是裝飾器e
我是裝飾器e: 在函數(shù)執(zhí)行前，做一些操作裝飾器傳入?yún)?shù)為：我是裝飾器d
我是裝飾器d: 在函數(shù)執(zhí)行前，做一些操作
函數(shù)執(zhí)行中。。。
我是裝飾器d: 在函數(shù)執(zhí)行后，做一些操作我是裝飾器e: 在函數(shù)執(zhí)
如上所示，當(dāng)兩個(gè)裝飾器同時(shí)使用時(shí)，可以想象成洋蔥，最下層的裝飾器先包裝一層，然后一直到最上層裝飾器，完成多層的包裝。然后執(zhí)行時(shí)，就像切洋蔥，從最外層開(kāi)始，只執(zhí)行到被裝飾函數(shù)運(yùn)行時(shí)，就到了下一層，下一層又執(zhí)行到函數(shù)運(yùn)行時(shí)到下一層，一直到執(zhí)行了被裝飾函數(shù)后，就像切到了洋蔥的中間，然后再往下，依次從最內(nèi)層開(kāi)始，依次執(zhí)行到最外層。
示例：
當(dāng)一個(gè)函數(shù) a 被 b，c，d 三個(gè)裝飾器裝飾時(shí)，執(zhí)行順序如下圖所示，多個(gè)同理。
@d @c @b def?a(): ????pass
類裝飾器
在函數(shù)裝飾器方面，很多人搞不清楚，是因?yàn)檠b飾器可以用函數(shù)實(shí)現(xiàn)（像上面），也可以用類實(shí)現(xiàn)。因?yàn)楹瘮?shù)和類都是對(duì)象，同樣可以作為被裝飾的對(duì)象，所以根據(jù)被裝飾的對(duì)象不同，一同有下面四種情況：
- 函數(shù)裝飾函數(shù)
- 類裝飾函數(shù)
- 函數(shù)裝飾類
- 類裝飾類
下面我們依次來(lái)說(shuō)明一下這四種情況的使用。
1、函數(shù)裝飾函數(shù)
from?functools?import?wraps
def?d(name):
????def?c(func):
????????@wraps(func)
????????def?b(*args,?**kwargs):
????????????print('裝飾器傳入?yún)?shù)為：{}'.format(name))
????????????print('在函數(shù)執(zhí)行前，做一些操作')
????????????result?=?func(*args,?**kwargs)
????????????print("在函數(shù)執(zhí)行后，做一些操作")
????????????return?result
????????return?b
????return?c
@d(name='我是裝飾器參數(shù)')
def?a(name,?age):
????print('函數(shù)執(zhí)行中。。。')
????return?"我是?{},?今年{}歲?".format(name,?age)
print(a.__class__)
#?輸出結(jié)果：
<class?'function'>此為最常見(jiàn)的裝飾器，用于裝飾函數(shù)，返回的是一個(gè)函數(shù)。
2、類裝飾函數(shù)
也就是通過(guò)類來(lái)實(shí)現(xiàn)裝飾器的功能而已。通過(guò)類的 __call__ 方法實(shí)現(xiàn)：
from?functools?import?wraps
class?D(object):
????def?__init__(self,?name):
????????self._name?=?name
????def?__call__(self,?func):
????????@wraps(func)
????????def?wrapper(*args,?**kwargs):
????????????print('裝飾器傳入?yún)?shù)為：{}'.format(self._name))
????????????print('在函數(shù)執(zhí)行前，做一些操作')
????????????result?=?func(*args,?**kwargs)
????????????print("在函數(shù)執(zhí)行后，做一些操作")
????????????return?result
????????return?wrapper
@D(name='我是裝飾器參數(shù)')
def?a(name,?age):
????print('函數(shù)執(zhí)行中。。。')
????return?"我是?{},?今年{}歲?".format(name,?age)
print(a.__class__)
#?輸出結(jié)果：
<class?'function'>以上所示，只是將用函數(shù)定義的裝飾器改為使用類來(lái)實(shí)現(xiàn)而已。還是用于裝飾函數(shù)，因?yàn)樵陬惖?nbsp;__call__ 中，最后返回的還是一個(gè)函數(shù)。
此為帶裝飾器參數(shù)的裝飾器實(shí)現(xiàn)方法，是通過(guò) __call__ 方法。
若裝飾器不帶參數(shù)，則可以將 __init__ 方法去掉，但是在使用裝飾器時(shí)，需要 @D() 這樣使用，如下：
from?functools?import?wraps
class?D(object):
????def?__call__(self,?func):
????????@wraps(func)
????????def?wrapper(*args,?**kwargs):
????????????print('在函數(shù)執(zhí)行前，做一些操作')
????????????result?=?func(*args,?**kwargs)
????????????print("在函數(shù)執(zhí)行后，做一些操作")
????????????return?result
????????return?wrapper
@D()
def?a(name,?age):
????print('函數(shù)執(zhí)行中。。。')
????return?"我是?{},?今年{}歲?".format(name,?age)
print(a.__class__)
#?輸出結(jié)果：
<class?'function'>如上是比較方便簡(jiǎn)答的，使用類定義函數(shù)裝飾器，且返回對(duì)象為函數(shù)，元數(shù)據(jù)保留。
3、函數(shù)裝飾類
下面重點(diǎn)來(lái)啦，我們常見(jiàn)的裝飾器都是用于裝飾函數(shù)的，返回的對(duì)象也是一個(gè)函數(shù)，而要裝飾類，那么返回的對(duì)象就要是類，且類的元數(shù)據(jù)等也要保留。
不怕丟臉的說(shuō)，目前我還不知道怎么實(shí)現(xiàn)完美的類裝飾器，在裝飾類的時(shí)候，一般有兩種方法：
返回一個(gè)函數(shù)，實(shí)現(xiàn)類在創(chuàng)建實(shí)例的前后執(zhí)行操作，并正常返回此類的實(shí)例。但是這樣經(jīng)過(guò)裝飾器的類就屬于函數(shù)了，其無(wú)法繼承，但可以正常調(diào)用創(chuàng)建實(shí)例。
如下：
from?functools?import?wraps
def?d(name):
????def?c(cls):
????????@wraps(cls)
????????def?b(*args,?**kwargs):
????????????print('裝飾器傳入?yún)?shù)為：{}'.format(name))
????????????print('在類初始化前，做一些操作')
????????????instance?=?cls(*args,?**kwargs)
????????????print("在類初始化后，做一些操作")
????????????return?instance
????????return?b
????return?c
@d(name='我是裝飾器參數(shù)')
class?A(object):
????def?__init__(self,?name,?age):
????????self.name?=?name
????????self.age?=?age
????????print('類初始化實(shí)例，{}?{}'.format(self.name,?self.age))
a?=?A('Amos',?24)
print(a.__class__)
print(A.__class__)
#?輸出結(jié)果：
裝飾器傳入?yún)?shù)為：我是裝飾器參數(shù)
在類初始化前，做一些操作
類初始化實(shí)例，Amos?24
在類初始化后，做一些操作
<class?'__main__.A'>
<class?'function'>如上所示，就是第一種方法。
4、類裝飾類
接上文，返回一個(gè)類，實(shí)現(xiàn)類在創(chuàng)建實(shí)例的前后執(zhí)行操作，但類已經(jīng)改變了，創(chuàng)建的實(shí)例也已經(jīng)不是原本類的實(shí)例了。
看下面示例：
def?desc(name):
????def?decorator(aClass):
????????class?Wrapper(object):
????????????def?__init__(self,?*args,?**kwargs):
????????????????print('裝飾器傳入?yún)?shù)為：{}'.format(name))
????????????????print('在類初始化前，做一些操作')
????????????????self.wrapped?=?aClass(*args,?**kwargs)
????????????????print("在類初始化后，做一些操作")
????????????def?__getattr__(self,?name):
????????????????print('Getting?the?{}?of?{}'.format(name,?self.wrapped))
????????????????return?getattr(self.wrapped,?name)
????????????def?__setattr__(self,?key,?value):
????????????????if?key?==?'wrapped':??#?這里捕捉對(duì)wrapped的賦值
????????????????????self.__dict__[key]?=?value
????????????????else:
????????????????????setattr(self.wrapped,?key,?value)
????????return?Wrapper
????return?decorator
@desc(name='我是裝飾器參數(shù)')
class?A(object):
????def?__init__(self,?name,?age):
????????self.name?=?name
????????self.age?=?age
????????print('類初始化實(shí)例，{}?{}'.format(self.name,?self.age))
a?=?A('Amos',?24)
print(a.__class__)
print(A.__class__)
print(A.__name__)輸出結(jié)果：
裝飾器傳入?yún)?shù)為：我是裝飾器參數(shù)
在類初始化前，做一些操作
類初始化實(shí)例，Amos 24
在類初始化后，做一些操作
<class '__main__.desc.<locals>.decorator.<locals>.Wrapper'>
<class 'type'>
Wrapper
如上，看到了嗎，通過(guò)在函數(shù)中新定義類，并返回類，這樣函數(shù)還是類，但是經(jīng)過(guò)裝飾器后，類 A 已經(jīng)變成了類 Wrapper，且生成的實(shí)例 a 也是類 Wrapper 的實(shí)例，即使通過(guò) __getattr__ 和 __setattr__ 兩個(gè)方法，使得實(shí)例a的屬性都是在由類 A 創(chuàng)建的實(shí)例 wrapped 的屬性，但是類的元數(shù)據(jù)無(wú)法改變。很多內(nèi)置的方法也就會(huì)有問(wèn)題。我個(gè)人是不推薦這種做法的！
所以，我推薦在代碼中，盡量避免類裝飾器的使用，如果要在類中做一些操作，完全可以通過(guò)修改類的魔法方法，繼承，元類等等方式來(lái)實(shí)現(xiàn)。如果避免不了，那也請(qǐng)謹(jǐn)慎處理。
到此這篇關(guān)于Python 面向切面編程 AOP 及裝飾器的文章就介紹到這了,更多相關(guān)Python AOP 內(nèi)容請(qǐng)搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章希望大家以后多多支持腳本之家！
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