Python 中這七個類裝飾器技巧，裝飾類而不是方法！
作者：手把手PythonAI編程
今天咱們聊聊Python中的類裝飾器，但不是常見的函數裝飾器哦，而是專門用來裝飾類的技巧！很多初學者可能只知道裝飾器可以修飾方法或函數，其實它還能“改造”整個類呢。
大家好！今天咱們聊聊Python中的類裝飾器，但不是常見的函數裝飾器哦，而是專門用來裝飾類的技巧！很多初學者可能只知道裝飾器可以修飾方法或函數，其實它還能“改造”整個類呢。比如給類動態添加屬性、實現單例模式、甚至優化日志系統等功能，都可以通過類裝飾器完成。接下來我會用7個小節詳細講解，從基礎到高級，手把手教你掌握這些技巧！
一、理解裝飾器的基本概念與作用
1. 裝飾器是什么？
裝飾器是Python中非常強大的工具，它允許我們在不修改原有代碼的情況下為函數或類添加額外的功能。比如，你想在函數執行前后打印日志，裝飾器就能輕松搞定！來看個簡單例子：
def my_decorator(func):
def wrapper():
print("執行前的操作")
func()
print("執行后的操作")
return wrapper
@my_decorator
def say_hello():
print("Hello!")
say_hello()輸出：
執行前的操作
Hello!
執行后的操作裝飾器的核心就是“包裝”函數，讓它變得更強大。接下來，我們會深入學習如何用裝飾器來裝飾類，而不是方法哦！
二、使用類裝飾器的基本語法
1. 類裝飾器的定義與作用
類裝飾器其實很好理解！它本質上是一個帶有 __call__ 方法的類，可以用來“包裝”其他類。當一個類被裝飾時，裝飾器會攔截對這個類的所有實例化操作。舉個例子：
class MyDecorator:
def __init__(self, cls):# 接收被裝飾的類
self.cls = cls
def __call__(self, *args, **kwargs):# 攔截實例化操作
print("類裝飾器被調用了！")
return self.cls(*args, **kwargs)
@MyDecorator # 等價于 MyClass = MyDecorator(MyClass)
class MyClass:
def __init__(self, name):
self.name = name
obj = MyClass("Python") # 輸出：類裝飾器被調用了！
print(obj.name) # 輸出：Python這段代碼展示了類裝飾器的基本結構和用法。簡單來說，裝飾器通過 __call__ 方法控制類的實例化過程。是不是很酷？
三、類裝飾器中__init__和__call__方法的使用技巧
1. 理解__init__和__call__的作用
在類裝飾器中，__init__用于初始化裝飾器本身的參數，而__call__則負責對被裝飾的類進行處理。兩者配合可以讓類裝飾器功能更強大！來看個例子：
class MyDecorator:
def __init__(self, func):
# 初始化時接收被裝飾的類
self.func = func
def __call__(self, *args, **kwargs):
# 在這里可以修改類的行為
print("裝飾器執行前的操作")
instance = self.func(*args, **kwargs) # 實例化被裝飾的類
print("裝飾器執行后的操作")
return instance
@MyDecorator
class MyClass:
def __init__(self, name):
self.name = name
obj = MyClass("Python") # 輸出：裝飾器執行前的操作 裝飾器執行后的操作
print(obj.name) # 輸出：Python通過這段代碼，你可以清楚地看到裝飾器如何在類實例化前后添加額外邏輯！
四、如何通過類裝飾器添加屬性或方法
1. 類裝飾器可以輕松擴展類功能
有時候，我們希望在不修改原始類代碼的情況下，為類動態添加屬性或方法。這時候，類裝飾器就派上用場了！下面是一個簡單的例子：
class AddFeatures:
def __init__(self, cls):
self.cls = cls # 接收被裝飾的類
def __call__(self, *args, **kwargs):
instance = self.cls(*args, **kwargs) # 創建實例
# 動態添加屬性
instance.new_attribute = "我是新增的屬性"
# 動態添加方法
def new_method(self):
return"我是新增的方法"
instance.new_method = new_method.__get__(instance) # 綁定方法到實例
return instance
@AddFeatures
class MyClass:
def __init__(self, name):
self.name = name
obj = MyClass("測試")
print(obj.new_attribute) # 輸出：我是新增的屬性
print(obj.new_method()) # 輸出：我是新增的方法2. 這段代碼的工作原理
- AddFeatures 是一個類裝飾器，它接收一個類作為參數。
- 在 __call__ 方法中，我們創建了被裝飾類的實例。
- 然后通過直接賦值的方式為實例添加了一個新屬性 new_attribute 和一個新方法 new_method。
- 最后返回這個增強后的實例。
這種方式非常適合在開發中動態擴展類的功能，而無需修改原始類的定義！是不是很酷？
五、利用類裝飾器實現單例模式的設計
1. 單例模式是什么？
單例模式是一種設計模式，確保一個類只有一個實例，并提供全局訪問點。在 Python 中，我們可以通過類裝飾器來實現這一功能！
2. 使用類裝飾器實現單例模式
下面是一個簡單的例子，展示如何通過類裝飾器實現單例模式：
class Singleton: # 定義一個類裝飾器
def __init__(self, cls):
self._cls = cls # 保存被裝飾的類
self._instance = None# 初始化實例為None
def __call__(self, *args, **kwargs):# 每次調用類時觸發
if self._instance isNone: # 如果沒有創建過實例
self._instance = self._cls(*args, **kwargs) # 創建實例
return self._instance # 返回唯一實例
@Singleton # 使用類裝飾器
class DatabaseConnection:
def __init__(self, url):
self.url = url
# 測試代碼
db1 = DatabaseConnection("http://example.com")
db2 = DatabaseConnection("http://test.com")
print(db1 is db2) # 輸出：True
print(db1.url) # 輸出：http://example.com3. 代碼解析
- Singleton 類是裝飾器，它會在第一次調用時創建類的實例，并保存下來。
- 后續每次調用都會返回同一個實例，確保了單例模式的實現。
在實際開發中，這種技巧非常適合管理數據庫連接、配置文件等需要共享資源的場景！
六、高級技巧：動態修改類的行為與功能
1. 使用類裝飾器動態添加方法
類裝飾器可以用來動態地為類添加方法，而不需要直接修改類的定義。比如下面這個例子：
def add_method(cls):
def new_method(self):
return "This is a dynamically added method!"
cls.dynamic_method = new_method # 動態添加方法
return cls
@add_method
class MyClass:
pass
obj = MyClass()
print(obj.dynamic_method()) # 輸出: This is a dynamically added method!通過類裝飾器，我們成功為 MyClass 添加了一個新方法 dynamic_method。
2. 修改類的屬性或行為
除了添加方法，類裝飾器還能修改類的屬性或行為。看這個例子：
def modify_class(cls):
cls.modified_attribute = "Modified by decorator"
return cls
@modify_class
class AnotherClass:
original_attribute = "Original value"
print(AnotherClass.original_attribute) # 輸出: Original value
print(AnotherClass.modified_attribute) # 輸出: Modified by decorator在這個例子中，我們用裝飾器給 AnotherClass 增加了一個新的屬性 modified_attribute。
3. 動態注入日志功能
高級一點的應用是為類注入日志功能，方便調試和監控：
import logging
def log_calls(cls):
original_init = cls.__init__
def new_init(self, *args, **kwargs):
logging.info(f"Initializing {cls.__name__} with args={args}, kwargs={kwargs}")
original_init(self, *args, **kwargs)
cls.__init__ = new_init
return cls
@log_calls
class LoggedClass:
def __init__(self, value):
self.value = value
logging.basicConfig(level=logging.INFO)
LoggedClass(42) # 控制臺輸出: INFO:root:Initializing LoggedClass with args=(42,), kwargs={}通過這個裝飾器，每次實例化 LoggedClass 時都會記錄日志，非常實用！
七、實戰案例：使用類裝飾器優化日志記錄系統
1. 類裝飾器實現日志記錄功能
在開發中，日志記錄是不可或缺的一部分。通過類裝飾器，我們可以優雅地為類添加日志功能。比如，當一個類被實例化或方法被調用時，自動記錄相關信息。
class LogDecorator:
def __init__(self, cls):
self.cls = cls
def __call__(self, *args, **kwargs):
print(f"Creating instance of {self.cls.__name__}")
instance = self.cls(*args, **kwargs)
return instance
@LogDecorator
class Calculator:
def add(self, a, b):
return a + b
calc = Calculator() # 輸出: Creating instance of Calculator2. 動態記錄方法調用
我們還可以進一步擴展類裝飾器，記錄類中每個方法的調用情況。
class MethodLogger:
def __init__(self, cls):
self.cls = cls
self._wrap_methods()
def _wrap_methods(self):
for attr_name, attr_value in self.cls.__dict__.items():
if callable(attr_value):
setattr(self.cls, attr_name, self._log_and_call(attr_value))
def _log_and_call(self, func):
def wrapper(*args, **kwargs):
print(f"Calling {func.__name__} with args: {args}, kwargs: {kwargs}")
return func(*args, **kwargs)
return wrapper
def __call__(self, *args, **kwargs):
return self.cls(*args, **kwargs)
@MethodLogger
class MathOperations:
def add(self, a, b):
return a + b
def multiply(self, a, b):
return a * b
math = MathOperations()
math.add(5, 3) # 輸出: Calling add with args: (5, 3), kwargs: {}
math.multiply(4, 6) # 輸出: Calling multiply with args: (4, 6), kwargs: {}這種實戰技巧不僅可以幫助我們快速定位問題，還能讓代碼更加清晰、易維護！
責任編輯：趙寧寧
來源：
手把手PythonAI編程
