第 5 章 修饰器模式

无论何时我们想对一个对象添加额外的功能，都有下面这些不同的可选方法。

• 如果合理，可以直接将功能添加到对象所属的类（例如，添加一个新的方法）

• 使用组合

• 使用继承

与继承相比，通常应该优先选择组合，因为继承使得代码更难复用，继承关系是静态的，并且应用于整个类以及这个类的所有实例。

设计模式为我们提供第四种可选方法，以支持动态地（运行时）扩展一个对象的功能，这种方法就是修饰器。修饰器（Decorator）模式能够以透明的方式（不会影响其他对象）动态地将功 能添加到一个对象中。

在许多编程语言中，使用子类化（继承）来实现修饰器模式。在 Python 中，我们可以（并且应该）使用内置的修饰器特性。

修饰器模式和 Python 修饰器之间并不是一对一的等价关系。Python 修饰器能做的实际上比修饰器模式多得多， 其中之一就是实现修饰器模式。

5.2 软件的例子

Django 框架大量地使用修饰器，其中一个例子是视图修饰器。Django 的视图（View）修饰器可用于以下几种用途：

• 限制某些 HTTP 请求对视图的访问

• 控制特定视图上的缓存行为

• 按单个视图控制压缩

• 基于特定 HTTP 请求头控制缓存

Grok 框架也使用修饰器来实现不同的目标，比如下面几种情况。

• 将一个函数注册为事件订阅者

• 以特定权限保护一个方法

• 实现适配器模式

5.3 应用案例

当用于实现横切关注点（cross-cutting concerns）时，修饰器模式会大显神威。

以下是横切关注点的一些例子：

• 数据校验

• 事务处理（这里的事务类似于数据库事务，意味着要么所有步骤都成功完成，要么事务失败）

• 缓存

• 日志

• 监控

• 调试

• 业务规则

• 压缩

• 加密

一般来说，应用中有些部件是通用的，可应用于其他部件，这样的部件被看作横切关注点。

使用修饰器模式的另一个常见例子是图形用户界面（Graphical User Interface，GUI）工具集。 在一个 GUI 工具集中，我们希望能够将一些特性，比如边框、阴影、颜色以及滚屏，添加到单个组件/部件。

5.4 实现

我们将学习如何实现一个 memoization 修饰器。所有递归函数都能因 memoization 而提速。

首先创建一个如下面的例子所示的 memoize() 函数。 这个修饰器接受一个需要使用 memoization 的函数 fn 作为输入，使用一个名为 known 的 dict 作为缓存。

import functools


def memoize(fn):
    known = dict()

    @functools.wraps(fn)
    def memoizer(*args):
        if args not in known:
            known[args] = fn(*args)
        return known[args]

    return memoizer

现在，对朴素版本的函数应用 memoize() 修饰器。这样既能保持代码的可读性又不影响性能。

@memoize
def fibonacci(n):
    '''返回斐波那契数列的第n个数'''
    assert(n >= 0), 'n must be >= 0'
    return n if n in (0, 1) else fibonacci(n-1) + fibonacci(n-2)

这一方案同时具备可读的代码和可接受的性能。此时，你可能想争论说这不是修饰器模式，因为我们并不是在运行时应用它。被修饰的函数确实无法取消修饰，但仍然可以在运行时决定是否执行修饰器。