摘要:實(shí)現(xiàn)一個(gè)簡(jiǎn)單的裝飾器輸出被裝飾函數(shù)的運(yùn)行時(shí)間簡(jiǎn)單運(yùn)用運(yùn)行結(jié)果運(yùn)行過(guò)程中,首先輸出裝飾器函數(shù)中的內(nèi)容被裝飾函數(shù)運(yùn)行時(shí)間長(zhǎng)度函數(shù)名稱和實(shí)際參數(shù)計(jì)算結(jié)果然后得到最終的計(jì)算結(jié)果。
函數(shù)裝飾器
函數(shù)裝飾器用于在源碼中“標(biāo)記”函數(shù), 以某種方式增強(qiáng)函數(shù)的行為,這是一個(gè)強(qiáng)大的功能。
函數(shù)裝飾器是一個(gè)可調(diào)用對(duì)象,其參數(shù)是另外一個(gè)函數(shù),即被裝飾函數(shù)。裝飾器可能處理被裝飾函數(shù),然后將其返回,或者將其替換成另一個(gè)函數(shù)或可調(diào)用對(duì)象。
函數(shù)裝飾器的一個(gè)重要特性就是,它們?cè)诒谎b飾的函數(shù)定義之后立即運(yùn)行。
registry = [] def register(func): print("running register(%s)" % func) registry.append(func) return func @register def f1(): print("running f1()") @register def f2(): print("running f2()") def f3(): print("running f3()") def main(): print("running main()") print("registry ->", registry) f1() f2() f3() if __name__ == "__main__": main()
運(yùn)行結(jié)果:
running register() running register( ) running main() registry -> [ , ] running f1() running f2() running f3()
可以看到,被裝飾的 f1() 和 f2() 首先被運(yùn)行,隨后才運(yùn)行main()中的語(yǔ)句。
被裝飾函數(shù)運(yùn)行時(shí),其本身的內(nèi)容(示例中print語(yǔ)句)并沒(méi)有被執(zhí)行,而是運(yùn)行了裝飾器函數(shù)中的print語(yǔ)句;這就是裝飾器的作用,替代被裝飾函數(shù),同時(shí)裝飾器也可以調(diào)用外界自由變量(registry),從而引出一個(gè)重要概念:
閉包實(shí)例中registry變量和register函數(shù)組合的共同體,被成稱為閉包。
該例中有兩個(gè)不太尋常的地方:
裝飾器函數(shù)和被裝飾函數(shù)定義在一個(gè)模塊之中;一般來(lái)說(shuō),兩者應(yīng)該定義在不同的模塊;
register裝飾器返回的函數(shù)與通過(guò)參數(shù)傳入的相同;實(shí)際上,大部分裝飾器會(huì)在內(nèi)部定義一個(gè)函數(shù),然后將其返回。
實(shí)現(xiàn)一個(gè)簡(jiǎn)單的裝飾器# clockdeco.py 輸出被裝飾函數(shù)的運(yùn)行時(shí)間 import time def clock(func): def clocked(*args): t0 = time.perf_counter() result = func(*args) elapsed = time.perf_counter() - t0 name = func.__name__ arg_str = ",".join(repr(arg) for arg in args) print("[%0.8fs] %s(%s) -> %r" % (elapsed, name, arg_str, result)) return result return clocked
簡(jiǎn)單運(yùn)用:
# clockdeco_demo.py import time from clockdeco import clock @clock def snooze(seconds): time.sleep(seconds) @clock def factorial(n): return 1 if n < 2 else n*factorial(n-1) def main(): print("*" * 40, "Calling snooze(.123)") snooze(.123) print("*" * 40, "Calling factorial(6)") print("6! =", factorial(6)) if __name__ == "__main__": main()
運(yùn)行結(jié)果:
**************************************** Calling snooze(.123) [0.12240868s] snooze(0.123) -> None **************************************** Calling factorial(6) [0.00000068s] factorial(1) -> 1 [0.00020317s] factorial(2) -> 2 [0.00039755s] factorial(3) -> 6 [0.00053638s] factorial(4) -> 24 [0.00062375s] factorial(5) -> 120 [0.00067319s] factorial(6) -> 720 6! = 720
運(yùn)行過(guò)程中,首先輸出裝飾器函數(shù)中的內(nèi)容:
被裝飾函數(shù)運(yùn)行時(shí)間長(zhǎng)度;
函數(shù)名稱和實(shí)際參數(shù)
計(jì)算結(jié)果
然后得到最終的計(jì)算結(jié)果。可見(jiàn),裝飾器函數(shù)的優(yōu)先級(jí)較高
當(dāng)然,該實(shí)例中的裝飾器具有幾個(gè)缺點(diǎn):
不支持關(guān)鍵字參數(shù)
遮蓋了被裝飾函數(shù)的__name__和__doc__屬性
下面的例子對(duì)其做出改進(jìn):
# clockdeco2.py import time import functools def clock(func): @functools.wraps(func) def clocked(*args, **kwargs): t0 = time.time() result = func(*args, **kwargs) elapsed = time.time() - t0 name = func.__name__ arg_lst = [] if args: arg_lst.append(",".join(repr(arg) for arg in args)) if kwargs: pairs = ["%s=%r" % (k, w) for k, w in sorted(kwargs.items())] arg_lst.append(", ".join(pairs)) arg_str = ", ".join(arg_lst) print("[%0.8fs] %s(%s) -> %r " % (elapsed, name, arg_str, result)) return result return clocked
運(yùn)用:
# clockdeco_demo.py import time from clockdeco2 import clock @clock def snooze(seconds): time.sleep(seconds) @clock def factorial(n): return 1 if n < 2 else n*factorial(n-1) def main(): print("*" * 40, "Calling snooze(.123)") snooze(.123) print("*" * 40, "Calling factorial(6)") print("6! =", factorial(6)) if __name__ == "__main__": main()
運(yùn)行結(jié)果:
**************************************** Calling snooze(.123) [0.12328553s] snooze(0.123) -> None **************************************** Calling factorial(6) [0.00000000s] factorial(1) -> 1 [0.00000000s] factorial(2) -> 2 [0.00000000s] factorial(3) -> 6 [0.00099683s] factorial(4) -> 24 [0.00099683s] factorial(5) -> 120 [0.00099683s] factorial(6) -> 720 6! = 720
改進(jìn)后的clockdeco2.py中,使用functools.wraps裝飾器把相關(guān)屬性從func復(fù)制到clocked中,此外,這個(gè)新版本還能正確處理關(guān)鍵字參數(shù)。functools.wraps是標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)中的裝飾器,它可以用于裝飾一個(gè)函數(shù),但是對(duì)于被裝飾函數(shù)本身的功能沒(méi)有任何影響,它的功能只是傳遞函數(shù)內(nèi)置參數(shù)。
參數(shù)化clock裝飾器# clockdeco_param.py import time DEFAULT_FMT = "[{elapsed:0.8f}s] {name}({args}) -> {result}" def clock(fmt=DEFAULT_FMT): def decorate(func): def clocked(*_args): t0 = time.time() _result = func(*_args) elapsed = time.time() - t0 name = func.__name__ args = ",".join(repr(arg) for arg in _args) result = repr(_result) print(fmt.format(**locals())) return _result return clocked return decorate
def clock 是參數(shù)化裝飾器工廠函數(shù)
decorate(func) 是真正的裝飾器
clocked 包裝被裝飾的函數(shù)
示例1:
# clockdeco_param_demo.py import time from clockdeco_param import clock @clock() def snooze(seconds): time.sleep(seconds) for i in range(3): snooze(.123)
運(yùn)行結(jié)果:
[0.12367034s] snooze(0.123) -> None [0.12367010s] snooze(0.123) -> None [0.12366986s] snooze(0.123) -> None
示例2:
# clockdeco_param_demo.py import time from clockdeco_param import clock @clock("{name}:{elapsed}s") def snooze(seconds): time.sleep(seconds) for i in range(3): snooze(.123)
運(yùn)行結(jié)果:
snooze:0.12366843223571777s snooze:0.12369871139526367s snooze:0.12366509437561035s
示例3:
# clockdeco_param_demo.py import time from clockdeco_param import clock @clock("{name}({args}) dt={elapsed:0.3f}s") def snooze(seconds): time.sleep(seconds) for i in range(3): snooze(.123)
運(yùn)行結(jié)果:
snooze(0.123) dt=0.124s snooze(0.123) dt=0.124s snooze(0.123) dt=0.124s
分析三個(gè)示例可以看出,當(dāng)裝飾器clock的參數(shù)不同時(shí),被裝飾函數(shù)運(yùn)行所得結(jié)果也會(huì)不同。
python中參數(shù)化裝飾器的用意在于將更多的參數(shù)傳送給裝飾器,因?yàn)檠b飾器的第一個(gè)參數(shù)一定是被裝飾函數(shù)。
備忘裝飾器 functools.lru_cachefunctools.lru_cache和functools.wraps一樣,也是一個(gè)python內(nèi)置裝飾器,它的功能是將耗時(shí)的函數(shù)結(jié)果保存起來(lái),避免傳圖相同的參數(shù)造成重復(fù)計(jì)算,從而節(jié)省代碼運(yùn)行時(shí)間。
下面以斐波那契數(shù)列寫(xiě)一個(gè)案例:
使用functools.lru_cache
import functools
from clockdeco import clock
@functools.lru_cache()
@clock
def fibonacci(n):
if n < 2: return n return fibonacci(n-2) + fibonacci(n-1)
if __name__=="__main__":
print(fibonacci(30))
運(yùn)行結(jié)果:
[0.00000000s] fibonacci(0) -> 0 [0.00000068s] fibonacci(1) -> 1 ...... [0.00000271s] fibonacci(29) -> 514229 [0.00542815s] fibonacci(30) -> 832040 832040
多次運(yùn)行,計(jì)算fibonacci(30)大概耗時(shí)0.005秒左右
作為對(duì)比:
import functools from clockdeco import clock @clock def fibonacci(n): if n < 2: return n return fibonacci(n-2) + fibonacci(n-1) if __name__=="__main__": print(fibonacci(30))
運(yùn)行結(jié)果:
....... [156.42139917s] fibonacci(28) -> 317811 [230.80184171s] fibonacci(29) -> 514229 [368.52227404s] fibonacci(30) -> 832040 832040
嗯……陷入沉思,雖然筆記本渣渣配置,但是運(yùn)行了6分鐘,差距太大
總結(jié)函數(shù)裝飾器就是用來(lái)裝飾函數(shù)的函數(shù),并使用內(nèi)置函數(shù)替代被裝飾函數(shù)
被裝飾函數(shù)在定義時(shí)就運(yùn)行,無(wú)需顯示調(diào)用
內(nèi)置裝飾器functools.wraps可以為被裝飾函數(shù)賦值內(nèi)置屬性
參數(shù)化裝飾器可以接受不同參數(shù)并適用于被裝飾函數(shù),顯示不同的作用,相當(dāng)于裝飾器中的定制化
參數(shù)化的裝飾器嵌套層次較深,邏輯相對(duì)復(fù)雜
內(nèi)置裝飾器functools.lru_cache采用緩存機(jī)制,存儲(chǔ)需要多次調(diào)用的函數(shù)值,從而降低代碼運(yùn)行時(shí)間
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