Python类装饰器实现方法详解
本文实例讲述了Python类装饰器。分享给大家供大家参考，具体如下：
编写类装饰器
类装饰器类似于函数装饰器的概念，但它应用于类，它们可以用于管理类自身，或者用来拦截实例创建调用以管理实例。
单体类
由于类装饰器可以拦截实例创建调用，所以它们可以用来管理一个类的所有实例，或者扩展这些实例的接口。
下面的类装饰器实现了传统的单体编码模式，即最多只有一个类的一个实例存在。
instances={}#全局变量，管理实例
defgetInstance(aClass,*args):
ifaClassnotininstances:
instances[aClass]=aClass(*args)
returninstances[aClass]#每一个类只能存在一个实例
defsingleton(aClass):
defonCall(*args):
returngetInstance(aClass,*args)
returnonCall
为了使用它，装饰用来强化单体模型的类：
@singleton#Person=singleton(Person)
classPerson:
def__init__(self,name,hours,rate):
self.name=name
self.hours=hours
self.rate=rate
defpay(self):
returnself.hours*self.rate
@singleton#Spam=singleton(Spam)
classSpam:
def__init__(self,val):
self.attr=val
bob=Person('Bob',40,10)
print(bob.name,bob.pay())
sue=Person('Sue',50,20)
print(sue.name,sue.pay())
X=Spam(42)
Y=Spam(99)
print(X.attr,Y.attr)
现在，当Person或Spam类稍后用来创建一个实例的时候，装饰器提供的包装逻辑层把实例构建调用指向了onCall，它反过来调用getInstance，以针对每个类管理并分享一个单个实例，而不管进行了多少次构建调用。
程序输出如下：
Bob400
Bob400
4242
在这里，我们使用全局的字典instances来保存实例，还有一个更好的解决方案就是使用Python3中的nonlocal关键字，它可以为每个类提供一个封闭的作用域，如下：
defsingleton(aClass): instance=None defonCall(*args): nonlocalinstance ifinstance==None: instance=aClass(*args) returninstance returnonCall
当然，我们也可以用类来编写这个装饰器——如下代码对每个类使用一个实例，而不是使用一个封闭作用域或全局表：
classsingleton: def__init__(self,aClass): self.aClass=aClass self.instance=None def__call__(self,*args): ifself.instance==None: self.instance=self.aClass(*args) returnself.instance
跟踪对象接口
类装饰器的另一个常用场景是每个产生实例的接口。类装饰器基本上可以在实例上安装一个包装器逻辑层，来以某种方式管理其对接口的访问。
前面，我们知道可以用__getattr__运算符重载方法作为包装嵌入到实例的整个对象接口的方法，以便实现委托编码模式。__getattr__用于拦截未定义的属性名的访问。如下例子所示：
classWrapper:
def__init__(self,obj):
self.wrapped=obj
def__getattr__(self,attrname):
print('Trace:',attrname)
returngetattr(self.wrapped,attrname)
>>>x=Wrapper([1,2,3])
>>>x.append(4)
Trace:append
>>>x.wrapped
[1,2,3,4]
>>>
>>>x=Wrapper({'a':1,'b':2})
>>>list(x.keys())
Trace:keys
['b','a']
在这段代码中，Wrapper类拦截了对任何包装对象的属性的访问，打印出一条跟踪信息，并且使用内置函数getattr来终止对包装对象的请求。
类装饰器为编写这种__getattr__技术来包装一个完整接口提供了一个替代的、方便的方法。如下：
defTracer(aClass):
classWrapper:
def__init__(self,*args,**kargs):
self.fetches=0
self.wrapped=aClass(*args,**kargs)
def__getattr__(self,attrname):
print('Trace:'+attrname)
self.fetches+=1
returngetattr(self.wrapped,attrname)
returnWrapper
@Tracer
classSpam:
defdisplay(self):
print('Spam!'*8)
@Tracer
classPerson:
def__init__(self,name,hours,rate):
self.name=name
self.hours=hours
self.rate=rate
defpay(self):
returnself.hours*self.rate
food=Spam()
food.display()
print([food.fetches])
bob=Person('Bob',40,50)
print(bob.name)
print(bob.pay())
print('')
sue=Person('Sue',rate=100,hours=60)
print(sue.name)
print(sue.pay())
print(bob.name)
print(bob.pay())
print([bob.fetches,sue.fetches])
通过拦截实例创建调用，这里的类装饰器允许我们跟踪整个对象接口，例如，对其任何属性的访问。
Spam和Person类的实例上的属性获取都会调用Wrapper类中的__getattr__逻辑，由于food和bob确实都是Wrapper的实例，得益于装饰器的实例创建调用重定向，输出如下：
Trace:display
Spam!Spam!Spam!Spam!Spam!Spam!Spam!Spam!
[1]
Trace:name
Bob
Trace:pay
2000
Trace:name
Sue
Trace:pay
6000
Trace:name
Bob
Trace:pay
2000
[4,2]
示例：实现私有属性
如下的类装饰器实现了一个用于类实例属性的Private声明，也就是说，属性存储在一个实例上，或者从其一个类继承而来。不接受从装饰的类的外部对这样的属性的获取和修改访问，但是，仍然允许类自身在其方法中自由地访问那些名称。类似于Java中的private属性。
traceMe=False
deftrace(*args):
iftraceMe:
print('['+''.join(map(str,args))+']')
defPrivate(*privates):
defonDecorator(aClass):
classonInstance:
def__init__(self,*args,**kargs):
self.wrapped=aClass(*args,**kargs)
def__getattr__(self,attr):
trace('get:',attr)
ifattrinprivates:
raiseTypeError('privateattributefetch:'+attr)
else:
returngetattr(self.wrapped,attr)
def__setattr__(self,attr,value):
trace('set:',attr,value)
ifattr=='wrapped':#这里捕捉对wrapped的赋值
self.__dict__[attr]=value
elifattrinprivates:
raiseTypeError('privateattributechange:'+attr)
else:#这里捕捉对wrapped.attr的赋值
setattr(self.wrapped,attr,value)
returnonInstance
returnonDecorator
if__name__=='__main__':
traceMe=True
@Private('data','size')
classDoubler:
def__init__(self,label,start):
self.label=label
self.data=start
defsize(self):
returnlen(self.data)
defdouble(self):
foriinrange(self.size()):
self.data[i]=self.data[i]*2
defdisplay(self):
print('%s=>%s'%(self.label,self.data))
X=Doubler('Xis',[1,2,3])
Y=Doubler('Yis',[-10,-20,-30])
print(X.label)
X.display()
X.double()
X.display()
print(Y.label)
Y.display()
Y.double()
Y.label='Spam'
Y.display()
#这些访问都会引发异常
"""
print(X.size())
print(X.data)
X.data=[1,1,1]
X.size=lambdaS:0
print(Y.data)
print(Y.size())
这个示例运用了装饰器参数等语法，稍微有些复杂，运行结果如下：
[set:wrapped<__main__.Doublerobjectat0x03421F10>]
[set:wrapped<__main__.Doublerobjectat0x031B7470>]
[get:label]
Xis
[get:display]
Xis=>[1,2,3]
[get:double]
[get:display]
Xis=>[2,4,6]
[get:label]
Yis
[get:display]
Yis=>[-10,-20,-30]
[get:double]
[set:labelSpam]
[get:display]
Spam=>[-20,-40,-60]
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希望本文所述对大家Python程序设计有所帮助。