Python Decorator的設計模式演繹過程解析
關於代理模式、裝飾模式
設計模式中經常提到的代理模式、裝飾模式,這兩種叫法實際上是說的同一件事,隻是側重點有所不同而已。
這兩者都是通過在原有對象的基礎上封裝一層對象,通過調用封裝後的對象而不是原來的對象來實現代理/裝飾的目的。
例如:(以Java為例)
public class CountProxy implements Count { private CountImpl countImpl; public CountProxy(CountImpl countImpl) { this.countImpl = countImpl; } @Override public void queryCount() { System.out.println("事務處理之前"); // 調用委托類的方法; countImpl.queryCount(); System.out.println("事務處理之後"); } @Override public void updateCount() { System.out.println("事務處理之前"); // 調用委托類的方法; countImpl.updateCount(); System.out.println("事務處理之後"); } }
在這個例子中CountProxy
是對CountImpl
的封裝。
使用者通過CountProxy.queryCount
方法來調用CountImpl.queryCount
方法,這被稱為代理,即CountProxy
是代理類,CountImpl
是被代理類。
在CountProxy.queryCount
方法中,可以在CountImpl.queryCount
方法調用之前和之後添加一些額外的操作,被稱為裝飾,即CountProxy
是裝飾類,CountImpl
是被裝飾類。
如果強調通過CountProxy
對CountImpl
進行代理的作用,則稱為代理模式;
如果強調通過CountProxy
對CountImpl
增加額外的操作,則稱為裝飾模式;
不論是哪種稱呼,其本質都在於對原有對象的封裝。
其封裝的目的在於增強所封裝對象的功能或管理所封裝的對象。
從上面的例子也可以發現,代理/封裝所圍繞的核心是可調用對象(比如函數)。
Python中的代理/裝飾
Python中的可調用對象包括函數、方法、實現瞭__call__方法的類。
Python中的函數也是對象,可以作為高階函數的參數傳入或返回值返回。
因此,當代理/裝飾的對象是函數時,可以使用高階函數來對某個函數進行封裝。
例如:
def query_count_proxy(fun, name, age): print('do something before') rv = fun(name, age) print('do something after') return rv def query_count(name, age): print('name is %s, age is %d' % (name, age)) query_count_proxy(query_count, 'Lee', 20)
但是,這個例子中,query_count
函數作為參數傳入query_count_proxy
函數中,並在query_count_proxy
函數中被調用,其結果作為返回值返回。這就完成瞭代理的功能,同時,在調用query_count
函數的前後,我們還增加瞭裝飾代碼。
但是,query_count_proxy
的函數參數與query_count
不一樣瞭,理想的代理應該保持接口一致才對。
為瞭保持一致,我們可以利用高階函數可以返回函數的特點來完成:
def query_count_proxy(fun): def wrapper(name, age): print('do something before') rv = fun(name, age) print('do something after') return rv return wrapper def query_count(name, age): print('name is %s, age is %d' % (name, age)) query_count_proxy(query_count)('Lee', 20)
修改後的例子,query_count_proxy
僅負責接受被代理的函數query_count
作為參數,同時,返回一個函數對象wrapper
作為返回值,真正的封裝動作在wrapper
這個函數中完成。
此時,如果調用query_count_proxy(query_count)
就得到瞭wrapper
函數對象,則,執行query_count_proxy(query_count)('Lee', 20)
就相當於執行瞭wrapper('Lee', 20)
。
但是可以看到,query_count_proxy(query_count)('Lee', 20)
這種使用方法,仍然不能保證一致。
為瞭保持一致,我們需要利用Python中對象與其名稱可以動態綁定的特點。不使用query_count_proxy(quer_count)('Lee', 20)
來調用代理函數,而是使用下面兩句:
query_count = query_count_proxy(query_count) query_count('Lee', 20)
執行query_count_proxy(query_count)
生成wrapper
函數對象,將這個對象通過query_count = query_count_proxy(query_count)
綁定到query_count
這個名字上來,這樣執行query_count('Lee', 20)
時,其實執行的是wrapper('Lee', 20)
。
這麼做的結果就是:使用代理時調用query_count('Lee', 20)
與不使用代理時調用query_count('Lee', 20)
對使用者而言保持不變,不用改變代碼,但是在真正執行時,使用的是代理/裝飾後的函數。
這裡,基本利用Python的高階函數及名稱綁定完成瞭代理/裝飾的功能。
還有什麼不理想的地方呢?
對,就是query_count = query_count_proxy(query_count)
,因為這句既不簡潔,又屬於重復工作。
Python為我們提供瞭語法糖來完成這類的tedious work。
方法就是:
@query_count_proxy def query_count(name, age): return 'name is %s, age is %d' % (name, age)
query_count = query_count_proxy(query_count)
就等同於在定義query_count
函數的時候,在其前面加上@query_count_proxy
。
Python看到這樣的語法,就會自動的執行query_count = query_count_proxy(query_count)
進行name rebinding
補充
以上就是Python實現可調用對象裝飾的核心。
可調用對象包括函數、方法、實現瞭__call__方法的類,上述內容隻是針對函數來解釋,對於方法、實現瞭__call__方法的類,其基本原理相同,具體實現略有差別。
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