9.9 將裝飾器定義為類(lèi)

問(wèn)題

你想使用一個(gè)裝飾器去包裝函數(shù)，但是希望返回一個(gè)可調(diào)用的實(shí)例。你需要讓你的裝飾器可以同時(shí)工作在類(lèi)定義的內(nèi)部和外部。

解決方案

為了將裝飾器定義成一個(gè)實(shí)例，你需要確保它實(shí)現(xiàn)了 __call__() 和 __get__() 方法。例如，下面的代碼定義了一個(gè)類(lèi)，它在其他函數(shù)上放置一個(gè)簡(jiǎn)單的記錄層：

import types
from functools import wraps

class Profiled:
    def __init__(self, func):
        wraps(func)(self)
        self.ncalls = 0

    def __call__(self, *args, **kwargs):
        self.ncalls += 1
        return self.__wrapped__(*args, **kwargs)

    def __get__(self, instance, cls):
        if instance is None:
            return self
        else:
            return types.MethodType(self, instance)

你可以將它當(dāng)做一個(gè)普通的裝飾器來(lái)使用，在類(lèi)里面或外面都可以：

@Profiled
def add(x, y):
    return x + y

class Spam:
    @Profiled
    def bar(self, x):
        print(self, x)

在交互環(huán)境中的使用示例：

>>> add(2, 3)
5
>>> add(4, 5)
9
>>> add.ncalls
2
>>> s = Spam()
>>> s.bar(1)
<__main__.Spam object at 0x10069e9d0> 1
>>> s.bar(2)
<__main__.Spam object at 0x10069e9d0> 2
>>> s.bar(3)
<__main__.Spam object at 0x10069e9d0> 3
>>> Spam.bar.ncalls
3

討論

將裝飾器定義成類(lèi)通常是很簡(jiǎn)單的。但是這里還是有一些細(xì)節(jié)需要解釋下，特別是當(dāng)你想將它作用在實(shí)例方法上的時(shí)候。

首先，使用 functools.wraps() 函數(shù)的作用跟之前還是一樣，將被包裝函數(shù)的元信息復(fù)制到可調(diào)用實(shí)例中去。

其次，通常很容易會(huì)忽視上面的 __get__() 方法。如果你忽略它，保持其他代碼不變?cè)俅芜\(yùn)行，你會(huì)發(fā)現(xiàn)當(dāng)你去調(diào)用被裝飾實(shí)例方法時(shí)出現(xiàn)很奇怪的問(wèn)題。例如：

>>> s = Spam()
>>> s.bar(3)
Traceback (most recent call last):
...
TypeError: bar() missing 1 required positional argument: 'x'

出錯(cuò)原因是當(dāng)方法函數(shù)在一個(gè)類(lèi)中被查找時(shí)，它們的 __get__() 方法依據(jù)描述器協(xié)議被調(diào)用，在8.9小節(jié)已經(jīng)講述過(guò)描述器協(xié)議了。在這里，__get__() 的目的是創(chuàng)建一個(gè)綁定方法對(duì)象(最終會(huì)給這個(gè)方法傳遞self參數(shù))。下面是一個(gè)例子來(lái)演示底層原理：

>>> s = Spam()
>>> def grok(self, x):
...     pass
...
>>> grok.__get__(s, Spam)
<bound method Spam.grok of <__main__.Spam object at 0x100671e90>>
>>>

__get__() 方法是為了確保綁定方法對(duì)象能被正確的創(chuàng)建。type.MethodType() 手動(dòng)創(chuàng)建一個(gè)綁定方法來(lái)使用。只有當(dāng)實(shí)例被使用的時(shí)候綁定方法才會(huì)被創(chuàng)建。如果這個(gè)方法是在類(lèi)上面來(lái)訪(fǎng)問(wèn)，那么 __get__() 中的instance參數(shù)會(huì)被設(shè)置成None并直接返回 Profiled 實(shí)例本身。這樣的話(huà)我們就可以提取它的 ncalls 屬性了。

如果你想避免一些混亂，也可以考慮另外一個(gè)使用閉包和 nonlocal 變量實(shí)現(xiàn)的裝飾器，這個(gè)在9.5小節(jié)有講到。例如：

import types
from functools import wraps

def profiled(func):
    ncalls = 0
    @wraps(func)
    def wrapper(*args, **kwargs):
        nonlocal ncalls
        ncalls += 1
        return func(*args, **kwargs)
    wrapper.ncalls = lambda: ncalls
    return wrapper

# Example
@profiled
def add(x, y):
    return x + y

這個(gè)方式跟之前的效果幾乎一樣，除了對(duì)于 ncalls 的訪(fǎng)問(wèn)現(xiàn)在是通過(guò)一個(gè)被綁定為屬性的函數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)，例如：

>>> add(2, 3)
5
>>> add(4, 5)
9
>>> add.ncalls()
2
>>>