Python中的装饰器用的较为普遍，大致思路是在函数运行前后封装一些操作，以实现诸如如打印日志、统计运行时间、保存中间变量的效果。本文通过几个实例说明装饰器的基本用法和应用场景。
1.引子
浏览网上各种解释装饰器的文章，提到最多的就是斐波那契数列的计算，这里先给出基础的计算斐波那契数列的函数：
1 | def fib(n): |
以上代码采用递归的方式计算第n个斐波那契数，其实这种递归计算方法会产生很多重复计算，我们将fib(5)的计算拆解开：
1 | fib(5) |
从上面图中可以看到，fib(3)计算了2次，fib(2)计算了3次，fib(1)计算了2次，如果能将递归过程中的中间变量存储起来，就可以节省出很多时间，这里用装饰器的方法存储这些中间变量，首先给出代码：
1 | def cache(f): |
我们在装饰器中定义了一个全局的dict，用来存储第i个斐波那契值，每次计算fib(i)之前先去dict中查看是否已经缓存改值，如果缓存了直接从dict中取，否则计算fib(i)并写入dict中。
以上就实现了通过装饰器缓存部分变量，达到减少重复计算的目的，下面我们来了解一下装饰器的运行机制，以及变量的生命周期。
2.装饰器原理剖析
从上面斐波那契数列的例子可以看到，装饰器其实是一个接受函数做参数，返回值为函数的函数。笼统的可以概括成以下的形式：
1 | def decorator(f): |
返回的函数其实包括了要运行的函数，并在函数运行前后做了若干操作。那当我们调用foo(args)到底发生了什么呢？
当显示的调用foo(args)时，可以认为先执行了装饰器函数decorator(f)，装饰器函数返回了函数_wrap(args), 整体的调用顺序即是
decorator(f)(args)，为了验证这个的结论，我们将上面斐波那契数列的例子修改一下，执行下面的语句：
1 | print fib(20) |
可以看到两种输出方式结果是一致的， 从而验证了对于装饰器调用顺序的结论。为了更好的理解装饰器的调用顺序，这里对引子中的例子进行修改，再增加一层装饰器，如下：
1 | |
可以看到增加了record装饰器，作用是记录函数运行时间，先调用一下fib(20),看看结果:
1 | 2017-12-05 21:03:12,115 [140735241039872] - [decorate_learn.py 32] INFO n:2, cost_time:9.53674316406e-07 |
可以看到每次调用fib(n)函数的时间都被打印出来，如上面对装饰器调用顺序的结论，这里同样跑一下record(cache(fib))(5),得到如下结果：
1 | 2017-12-05 21:09:35,869 [140735241039872] - [decorate_learn.py 32] INFO n:2, cost_time:2.86102294922e-06 |
以上研究了装饰器调用函数的流程，下面我们看下装饰器中变量的生命周期。
注意到在斐波那契数列的例子中，定义了cache_dict字典，那该字典何时被创建，何时被销毁呢，为此我们做以下实验：
1 | import sys |
装饰器也稍作改变，每次调用的时候打印cache_dict1
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13def cache(f):
cache_dict = {"test": "foo"}
@wraps(f)
def _cache(n):
logger.info('n:%s,cache_dict:%s', n, cache_dict)
if n in cache_dict.keys():
return cache_dict[n]
else:
cache_dict[n] = f(n)
return cache_dict[n]
return _cache
之所以这么做，是因为没有找到太好能够显示变量创建销毁的方法，所以每次调用装饰器的时候打印该变量，看下改变量的内容是否有被清空重建，
看下输出日志：
1 | 2017-12-06 09:45:07,733 [140735241039872] - [decorate_learn.py 16] INFO n:1,cache_dict:{'test': 'foo'} |
从日志的输出可以看到，一次程序执行过程中，装饰器中dict是和fib函数同时存在的，只有当主程序退出时，dict才会销毁。
以上我们研究了装饰器的写法和一些简单原理，下面给出一种使用类写装饰器的方法。
3.装饰器的另一种写法
装饰器除了函数式的写法，还可以封装成类，并重写call方法即可，还是以菲波那切数列为例，代码如下：
1 | import time |
代码里需要解释的一点是我们引入了functools.wraps，目的是保持函数的类型一致。
1 | #with wraps |
从上面可以看到，加了wrap可以让函数保持原有的名字
总结
以上简单介绍了装饰器的实现方法和一些自己的小探究，笔而简之,以备阙忘。
