Python基础（十三）

Posted 2020-11-15 天狼大大

今日主要内容

• 闭包
• 装饰器初识
• 标准装饰器

一、闭包

（一）什么是闭包

1. 闭包：内层函数调用外层函数的变量就是闭包（不能是全局变量）

   def func1():
    a = 10
    def func2():
        print(a)  # 内层函数调用外层函数的变量，这就是一个闭包
   
   func1()

2. 检测闭包的方法

   • 函数名.__closure__
   • 若返回对象地址就是一个闭包，返回None就不是一个闭包
   • 注意：.__closure__检测的是函数名，判断这个函数是否是闭包

   def func1():
    a = 10
    def func2():
        print(a)  # 调用外层变量a，是闭包
    print(func2.__closure__)  # 判断func2是否是闭包
   
   func1()
   
   运行结果：
   (<cell at 0x00000230F21874F8: int object at 0x0000000063258190>,)

   def func1():
       a = 10
       def func2():
           a = 10
           print(a)  # 使用自身函数变量a，不是闭包
       print(func2.__closure__)
   
   func1()
   
   运行结果：
   None

3. 如何在全局空间中调用内部函数

   • 外层函数返回内层函数的函数名（内存地址），就可在全局空间中调用内部函数

   def func1():
    a = 10
    def func2():
        print(a)
    return func2  # 返回内层函数的函数名
   
   f = func1()  # 此时f就是func2
   f()  # 调用内层函数func2
   print(f.__closure__)
   
   运行结果：
   10
   (<cell at 0x00000280A87574F8: int object at 0x0000000063258190>,)

（二）闭包的作用

1. 保护数据安全

• 说白话一点，如果数据放在全局变量中（顶格写代码），数据的安全性很低，因为所有人都可以无意间修改它，想解决这个问题我们可以把数据放到函数中，只要不调用这个函数，我的数据就是安全的。但是有个问题，每次执行函数完，解释器就会自动清空此函数开辟的局部空间中所有内容（包括数据开辟的空间），所以每次调用完函数，我的数据就没了，此时就需要利用到了闭包。闭包可以在内层函数调用外层函数中的变量，而且内层函数如果调用了外层函数中的变量，那这个变量将不会消亡，将会常驻内存。所以，我们只需要在全局空间中调用这个闭包的内层函数，就可以使用我的数据了，而且数据的安全性也提高了。

1. 将变量常驻内存，供后续代码使用

   def outer():
    lst = [1,2,3,4,5]
    def inner():
        return lst
    return inner
   
   f = outer()
   f_lst = f()
   print(f_lst)
   
   运行结果：
   [1,2,3,4,5]

（三）闭包的应用

• 防止数据被误修改
• 装饰器（与闭包格式相同）

二、装饰器初识

（一）软件开发的六大原则（了解）

1. 开闭原则（Open Close Principle）——装饰器依据
2. 里氏代换原则（Liskov Substitution Principle）
3. 依赖倒转原则（Dependence Inversion Principle）
4. 接口隔离原则（Interface Segregation Principle）
5. 迪米特法则（最少知道原则）（Demeter Principle）
6. 合成复用原则（Composite Reuse Principle）

（二）装饰器依据——开闭原则

• 开放封闭原则：
  • 对功能扩展开放
  • 对源码修改封闭

（三）装饰器引入

• 相信大多数人都玩LOL，我们模拟一次游戏过程：

  • 向平常一样的流程，十连跪...

  def play_lol():
    print("登陆游戏")
    print("开始排位...")
    print("游戏中...")
    print("失败...")
    print("结束游戏")
  
  play_lol()
  
  运行结果：
  登陆游戏
  开始排位...
  游戏中...
  Virtory
  结束游戏

  • 受不了了，开一个外挂吧，此时我的函数需要扩展，在前后添加开启关闭外挂的功能

  def play_lol():
    print("开启外挂！")  # 添加开启外挂功能
    print("登陆游戏")
    print("开始排位...")
    print("游戏中...")
    print("胜利！！！")
    print("结束游戏")
    print("关闭外挂！")  # 添加关闭外挂功能
  
  play_lol()
  
  运行结果：
  开启外挂！
  登陆游戏
  开始排位...
  游戏中...
  胜利！！！
  结束游戏
  关闭外挂！

  • 但此时，违背了开闭原则，对源代码进行了修改。想一个方法，对源代码进行前后包装，不改变源码

  def play_lol():
    print("登陆游戏")
    print("开始排位...")
    print("游戏中...")
    print("胜利！！！")
    print("结束游戏")
  
  def new_play():  # 将上面代码前后包装成了一个新的函数，没有改变源码
    print("开启外挂！")
    play_lol()
    print("关闭外挂！")
  
  new_play()
  
  运行结果：
  开启外挂！
  登陆游戏
  开始排位...
  游戏中...
  胜利！！！
  结束游戏
  关闭外挂！

  • 功能实现了，而且还没有改变源码，但是有一个问题，我们之前访问调用的是play_lol这个函数，但此时我们访问调用的是new_play()这个函数，相当于改变了调用，还是违背了开闭原则，没有达到扩展的效果，此时我们就需要对这段代码稍作变化

  def play_lol():
    print("登陆游戏")
    print("开始排位...")
    print("游戏中...")
    print("胜利！！！")
    print("结束游戏")
  
  def wrapper(fn):    # 装饰器雏形
    def inner():
        print("开启外挂！")
        fn()
        print("关闭外挂！")
    return inner
  
  func = wrapper(play_lol)  # 调用装饰器函数将我基础函数传入进去包装
  play_lol = func  # 返回的是包装函数，将包装函数重命名成我原来的函数
  play_lol()  # 调用此函数
  
  运行结果：
  开启外挂！
  登陆游戏
  开始排位...
  游戏中...
  胜利！！！
  结束游戏
  关闭外挂！

  • 上述代码就引出了装饰器的雏形，刨析一下:
    • 装饰器雏形：与闭包的格式相同，两层函数构成：
      • 内层函数就是我的包装函数，将扩展的功能和原函数包在一起组成一个函数
      • 外层函数的作用就是给内层函数传参用的，传入的是我原函数的函数名，在内层调用
    • 装饰器的返回值 return inner：装饰器的返回值是内层函数的函数名，真正进行包装扩展的是内层函数
    • 将返回值重命名成原函数名：将返回值重命名成原来的函数名，其实就是把真正作用的包装函数重命名成原来的函数名，所以就解决了调用新函数的问题，真正遵循了开闭原则，再次调用原来的函数其实真正运行的是装饰器内部的inner函数

  def wrapper(fn):    # 装饰器雏形
    def inner():
        print("开启外挂！")
        fn()
        print("关闭外挂！")
    return inner
  
  func = wrapper(play_lol)  # 调用装饰器函数将我基础函数传入进去包装
  play_lol = func  # 返回的是包装函数，将包赚函数重命名成我原来的函数
  play_lol()  # 调用此函数

  • 利用语法糖装饰

    • 使用装饰器的两行代码可以转换成语法糖

    func = wrapper(play_lol)  # 调用装饰器函数将我基础函数传入进去包装
    play_lol = func  # 返回的是包装函数，将包赚函数重命名成我原来的函数

    • 语法糖

    @wrapper  # 语法糖
    def play_lol():
        print("登陆游戏")
        print("开始排位...")
        print("游戏中...")
        print("胜利！！！")
        print("结束游戏")

  • 此时，装饰器的雏形就出来了

• 装饰器雏形

  def wrapper(fn):
    def inner():
        """扩展功能"""
        fn()
        """扩展功能"""
    return inner
  
  @wrapper
  def func():
    pass
  
  func()

• 游戏模拟继续进行

  • 就算开挂，我们也得选完英雄，才能进入游戏，所以我们给基础函数传个参数，但是我们真正执行的是装饰器内部的inner包装函数，所以也要给inner传入参数

  def wrapper(fn):    # 装饰器雏形
    def inner(hero):  # 套到装饰器中内层包装函数参数
        print("开启外挂！")
        fn(hero)  # 基础函数参数
        print("关闭外挂！")
    return inner
  
  @wrapper
  def play_lol(hero):  # 基础函数参数
    print("登陆游戏")
    print("开始排位...")
    print(f"选择英雄:{hero}")
    print("游戏中...")
    print("胜利！！！")
    print("结束游戏")
  
  play_lol("盖伦")
  
  运行结果：
  开启外挂！
  登陆游戏
  开始排位...
  选择英雄:盖伦  # 传入的参数
  游戏中...
  胜利！！！
  结束游戏
  关闭外挂！

  • 虽然开挂了，但是还是会遇到巨坑无敌坑的队友，我们得把他记下来举报他，所以要给基础函数填写返回值，同时给真正执行的inner函数填写返回值

  def wrapper(fn):    # 装饰器雏形
    def inner(hero):  
        print("开启外挂！")
        ret = fn(hero)  # 接收基础函数的返回值
        print("关闭外挂！")
        return ret  # 返回包装后的函数的返回值
    return inner
  
  @wrapper
  def play_lol(hero):  # 基础函数参数
    print("登陆游戏")
    print("开始排位...")
    print(f"选择英雄:{hero}")
    print("游戏中...")
    print("胜利！！！")
    print("结束游戏")
    return "坑比队友:xxx"  # 基础函数返回值
  
  print(play_lol("盖伦"))
  
  运行结果：
  开启外挂！
  登陆游戏
  开始排位...
  选择英雄:盖伦
  游戏中...
  胜利！！！
  结束游戏
  关闭外挂！
  坑比队友:xxx  # 返回值

  • 到此，我们装饰器标准模式也就出来了

• 装饰器标准模式（非常重要）

  def wrapper(fn):
    def inner(*args, **kwargs):
        """扩展功能"""
        ret = fn(*args, **kwargs)
        """扩展功能"""
        return ret
    return inner
  
  @wrapper
  def func():
    pass
  
  func()