由於裝飾器的結構和使用形式，相信很多python的初學者在學習的過程中有很多困惑，本文儘量站在初學者的角度，用大白話和簡單的代碼對裝飾器進行講解，繞開閉包和對象引用的概念，希望儘可能減少初學者在學習裝飾器時的困惑。
1 什麼是裝飾器
其實對於初學者來說，最大的疑惑可能是裝飾器是幹什麼用的？爲什麼我在編程的過程中基本上用不到，我在什麼場合下必須用它呢？
其實裝飾器很簡單，從名字上就可以看出它的功能，它就是裝飾用的。而它的裝飾對象就是函數，而所謂的“裝飾”就是給函數添加功能的意思。
這個時候你可能會想，給函數添加功能，直接修改函數不就行了，爲啥要用裝飾器呢。事實上確實是這樣，用裝飾器能完成的功能，直接修改函數也能達到同樣的效果，這也是爲什麼初學者基本上用不到裝飾器的原因。但是在實際的項目的某個階段，你可能不允許改動測試好的函數，而想增加一些功能，比如統計這個函數運行的時間，那麼這個時候，裝飾器就派上用場了。這也恰恰是裝飾器的本質所在，在不改變函數和它的引用的情況下，增加函數的功能。
那麼基於以上的分析，假設現在我們有如下的函數,其作用是在兩秒後，輸出打印的內容。在這個函數的基礎上，我們提出以下需求，後文將在解決這個需求的過程中，逐步深入裝飾器的原理。
import time
def print_function():
time.sleep(2)
print("this is a print function")
print_function() #1
1、給該函數增加一個運行耗時統計的功能
2、不改動這個函數的內部代碼
3、不改動這個函數的引用
好，如果你沒有思考過這個問題，可以在這裏停下來想一想再繼續下面的內容。
2 問題的解決
現在我們想要增加一個統計這個函數運行時間的功能，而不改動函數的源碼，首先我們想到的是，在這個函數引用（#1 處）的外部，添加這些計時功能的代碼，就像下面這樣：
import time
def print_function():
time.sleep(2)
print("this is a print function")
time_start=time.time()
print_function() #1
time_end=time.time()
print("print function uses %f seconds"%(time_end-time_start))
可以看到，通過在 #1處的上下增加代碼，我們實現了函數的計數功能，而且沒有改變函數的內部代碼。那麼這些增加的計時所用的代碼就是所謂的“裝飾”，其實裝飾器的原理就是這麼簡單。但是這種方式增加的代碼，讓函數的引用變得更加複雜。現在我們換一種方式，讓代碼看起來更加優雅。很自然的一個想法是，我們把最後四行再封裝成一個函數，去引用它。
import time
def print_function():
time.sleep(2)
print("this is a print function")
def print_function_time():
time_start=time.time()
print_function() #1
time_end=time.time()
print("print function uses %f seconds"%(time_end-time_start))
print_function_time()
很顯然，print_function_time() 就是我們要的函數，但是由於它的函數名改變了，不符合我們一開始提出的問題。那有沒有什麼辦法不改名函數名，也能實現同樣的功能呢，答案就是高階函數。其實不要被高階函數這個名字唬住了，它和普通函數唯一的區別就在於它返回的不是數值、字符串、列表等這樣普通的對象，它返回的是一個函數。我們知道，當我們使用下面這條語句之後，f() 和print_function() 其實是等價的。
f=print_function()
那麼我們自然想到，把我們要“裝飾”的函數（print_function）傳到一個函數裏面，增加計時功能之後，再把它當做返回值返回，廢話不多說，上代碼。
import time
def print_function():
time.sleep(2)
print("this is a print function")
def timer(func): #1
def deco():
time_start=time.time()
func() #2
time_end=time.time()
print("print function uses %f seconds"%(time_end-time_start))
return deco
print_function=timer(print_function) #3
print_function()
#1 處我們定義了一個裝飾函數，#2 處爲傳入的被裝飾的函數，最外層的timer函數返回的是 deco函數，也就是“裝飾後”的 func 函數。
因此我們在 #3處 引用 timer(print_function) 其實就是引用了deco(),也就是被裝飾後的print_function 函數，最後一行中print_function()的引用雖然和之前定義的函數名相同，但實際上，他已經在原來的基礎上增加了計時功能。
至此，我們已經實現了開頭提出來的問題，在不改變函數內部代碼和函數引用的情況下，增加計時功能。這就是一個裝飾器的工作原理和過程，其中print_function 我們可以稱之爲被裝飾的對象（函數），外部的 timer 就是裝飾器，當函數被當成參數傳入到裝飾器中，裝飾器返回一個被裝飾之後的函數，這個過程我們可以稱之爲裝飾。
當然python 提供了一種比較直觀的裝飾器語法，來代替上面這種樸素的寫法，使代碼更加優雅。
3 python 中裝飾器的寫法
在我們上面的寫法中，需要在每個被裝飾的函數前面加上一句
print_function=timer(print_function)
python 提供了一種更加簡潔的寫法。在需要裝飾的函數定義（#1 處）上面加 @timer 語句，就表示該函數被timer函數裝飾，注意，在引用裝飾函數（@timer）之前，需要先定義裝飾函數，不然會報錯。下面這段代碼是python 裝飾器的標準寫法，但是它和第2小節中的那段代碼是等效的。
import time
def timer(func):
def deco():
time_start=time.time()
func()
time_end=time.time()
print("print function uses %f seconds"%(time_end-time_start))
return deco
@timer # 1
def print_function():
time.sleep(2)
print("this is a print function")
print_function()
4 裝飾有返回值的函數和帶有參數的函數
相信看到這，你已經對裝飾器的原理和作用有了一個初步的理解。在上面我們被裝飾的函數是一個沒有返回值和沒有參數的函數，那麼假如要裝飾有返回值和有參數的函數，該怎麼做呢，首先，我們來看有返回值的函數。
4.1 裝飾有返回值的函數
裝飾有返回值的函數其實很簡單，在上面一段代碼中，其實我們最後引用的print_function() 其實就是 deco()函數，顯然目前deco 函數是沒有返回值的，所以需要在deco函數中添加一個 return 項，那麼要return 什麼呢？因爲我們要的是被裝飾函數（print_function）的返回值，其實就是要返回其內部 func()的返回值，所以需要把func()的返回值記錄下來，然後在deco 函數中返回：
import time
def timer(func):
def deco():
time_start=time.time()
value=func()
time_end=time.time()
print("print function uses %f seconds"%(time_end-time_start))
return value
return deco
@timer # 1
def print_function():
time.sleep(2)
print("this is a print function")
return "run over"
print_function() #1 輸出 'run over'
4.2 返回帶有參數的函數
實際中的函數往往是有參數的，如果將上面被裝飾的print_function 函數定義處直接改成有參函數，如下面的代碼所示，顯然這段代碼是會報錯的，因爲在裝飾函數中傳入的函數是沒有參數的函數。
import time
def timer(func):
def deco():
time_start=time.time()
value=func()
time_end=time.time()
print("print function uses %f seconds"%(time_end-time_start))
return value
return deco
@timer
def print_function(parameter): #2 增加形參
time.sleep(2)
print("this is a print function")
return "run over"
print_function()
爲了裝飾帶有參數的函數，需要給裝飾器中的deco()和func()也加上參數，考慮到參數數量的不確定性和不同類型（普通參數和關鍵字參數），參數採用可變參數（**args）和可變關鍵字參數(**args)兩者的組合，這樣就可以適應有各種參數的函數。
import time
def timer(func):
def deco(*args,**kwargs):
time_start=time.time()
value=func(*args,**kwargs)
time_end=time.time()
print("print function uses %f seconds"%(time_end-time_start))
return value
return deco
@timer
def print_function(parameter): #2 增加形參
time.sleep(2)
print("this is a print function",parameter)
return "run over"
print_function('with parameter') # 輸出 this is a print function with parameter
5 帶有參數的裝飾器
有時候，同一個裝飾器，針對不同的輸入函數要採取不同的裝飾方式。因此就需要有參數來標記對哪個函數採取哪種裝飾措施，這種帶有參數的裝飾器的使用如下：
@timer(parameter=parmeter_value)
比如我們有兩個print_function，分別是print_function1 和 print_function2，如下所示：
def print_function1():
time.sleep(1)
print("this is the print function 1")
def print_function2()
time_sleep(2)
print(this is the print function 2)
針對不同的打印函數，除了都需要計時外，裝飾器還要針對傳入的兩個不同函數輸出“in print_function1”和“in print_function1/print_function2”，這個時候裝飾器就需要有參數來區分傳入的函數爲print_function1還是print_function2，不廢話，上代碼：
import time
def timer(parameter):
def outer(func): #1 增加一層函數
def deco():
print("in",parameter) #1 針對不同的輸出不同的語句
time_start=time.time()
func()
time_end=time.time()
print("print function uses %f seconds"%(time_end-time_start))
return deco
return outer
@timer (parameter="print_function1")
def print_function1():
time.sleep(1)
print("this is the print function1")
@timer(parameter="print_function2")
def print_function2():
time.sleep(2)
print("this is the print function2")
print_function1() # 輸出 in print_function1
print_function2() # 輸出 in print_function2
由於要把paramter 參數傳遞到裝飾器中，我們以往都是將函數名傳入裝飾器，現在多了一個參數，要怎麼解決呢。一個自然的想法就是直接在原來timer(func)中直接增加一個參數，變爲time(func, parameter)，但是這樣直接將兩個參數放到一起會引起後面引用的錯誤。
實際的做法就是在 #1 處增加一層函數來接受參數，其產生的效果如下所示：
timer=timer(parameter)
print_function=timer(print_function)
其運行就和一般的裝飾器一樣了。
6、進一步閱讀
其實裝飾器是閉包思想的一個應用，關於閉包的介紹，請參考談談自己的理解:python中閉包，閉包的實質。
參考文章：