TrumanDu's Book

入门 2-高阶

装饰器

函数装饰器

import random
import time


from functools import wraps




def record_time(func):


    @wraps(func)
    def wrapper(*args, **kwargs):
        start = time.time()
        result = func(*args, **kwargs)
        end = time.time()
        print(f'{func.__name__}执行时间: {end - start:.3f}秒')
        return result


    return wrapper




@record_time
def download(filename):
    print(f'开始下载{filename}.')
    time.sleep(random.randint(2, 6))
    print(f'{filename}下载完成.')




@record_time
def upload(filename):
    print(f'开始上传{filename}.')
    time.sleep(random.randint(4, 8))
    print(f'{filename}上传完成.')




download('MySQL从删库到跑路.avi')
upload('Python从入门到住院.pdf')
# 取消装饰器
download.__wrapped__('MySQL必知必会.pdf')
upload = upload.__wrapped__
upload('Python从新手到大师.pdf')

内置装饰器

@staticmethod

@staticmethod 装饰器将类中的方法装饰为静态方法，不需要创建类的实例，可以通过类名直接引用

class MathOperations:


    @staticmethod
    def add(a, b):
        return a + b


# 示例用法
result = MathOperations.add(5, 10)
print(result)  # 输出: 15

@classmethod

@classmethod 可以用来装饰实例方法和类方法

  1. 实例方法 (@classmethod):
  • 默认第一个参数是 self，指向类的实例。
  • 可以访问实例属性和方法。
  • 可以访问类属性和类方法。
  1. 类方法 (@classmethod):
  • 默认第一个参数是 cls，指向类本身。
  • 可以访问类属性和类方法，但不能访问实例属性。
class Person:
    def __init__(self, name, age):
        self.name = name
        self.age = age


    @classmethod
    def from_string(cls, person_str):
        name, age = person_str.split(',')
        return cls(name, int(age))


    @classmethod
    def echoName(self):
        print(self.name)


# 使用类方法创建实例
person = Person.from_string("John,30")
print(person.name)  # John
print(person.age)   # 30

@property

@property 是一个装饰器，用于将一个方法转换为属性。这允许你通过属性的方式访问方法，类似于访问类的属性，而不需要显式地调用方法。这种做法可以让代码看起来更简洁和直观。

class Circle:
    def __init__(self, radius):
        self._radius = radius


    @property
    def radius(self):
        return self._radius


    @radius.setter
    def radius(self, value):
        if value < 0:
            raise ValueError("Radius must be non-negative")
        self._radius = value


    @property
    def area(self):
        import math
        return math.pi * (self._radius ** 2)


# 创建一个 Circle 实例
c = Circle(5)
print(c.radius)  # 5
print(c.area)    # 78.53981633974483


c.radius = 10    # 设置半径
print(c.area)    # 314.1592653589793

@dataclass

@dataclass 装饰器（Python 3.7 引入）可以自动为一个类生成几个特殊的方法，如 init、repr、eq、lt 等。

@dataclass 是一种方便的工具，可以简化数据类的定义过程，使代码更简洁、更易读。通过 @dataclass，开发者可以专注于核心逻辑，而无需为基本的类方法编写样板代码。

from dataclasses import dataclass


@dataclass
class Person:
    name: str
    age: int
    city: str = "Unknown"


# 创建实例
p1 = Person(name="Alice", age=30)
p2 = Person(name="Bob", age=25, city="New York")


print(p1)  # 输出: Person(name='Alice', age=30, city='Unknown')
print(p2)  # 输出: Person(name='Bob', age=25, city='New York')

不可变数据类可以通过设置 frozen=True 使数据类不可变：

@dataclass(frozen=True)
class Point:
    x: int
    y: int


p = Point(1, 2)
# p.x = 3  # 这行代码会引发错误，因为 p 是不可变的

使用 @dataclass 的注意事项

字段顺序：@dataclass 按字段定义的顺序生成 init 方法的参数。

字段顺序与默认值：定义字段时，有默认值的字段应放在无默认值的字段之后，否则会导致语法错误。

@dataclass
class Example:
    x: int
    y: int = 0  # 正确
    # z: int = 1
    # w: int  # 错误，因为无默认值字段 `w` 在有默认值字段 `z` 之后

@lru_cache

@lru_cache 是 Python functools 模块中的一个装饰器，用于实现 Least Recently Used (LRU) 缓存。它可以缓存函数的结果，以避免重复计算，从而提高程序的性能，尤其是在有大量重复调用的场景下非常有用。

from functools import lru_cache


@lru_cache(maxsize=128)
def add(a, b):
    sleep(10)
    return a + b


sum = add(1,2)
print(f"{datetime.datetime.now()}:{sum}")# 2024-08-28 15:06:30.564882:3
sum = add(1, 2)
print(f"{datetime.datetime.now()}:{sum}")# 2024-08-28 15:06:30.564882:3
add.cache_clear()
sum = add(1, 2)
print(f"{datetime.datetime.now()}:{sum}")# 2024-08-28 15:06:40.575432:3

maxsize：设置缓存的最大容量，默认为 128。如果设置为 None，缓存大小将不受限制。

typed：默认为 False。如果为 add(3) 和 add(3.0) 将被视为不同的调用。

清除缓存

add.cache_clear()

@total_ordering

functools 模块中的 @total_ordering 装饰器用于根据定义的方法为 Python 类生成缺少的比较方法。

使用 @total_ordering，只需实现其中的一个（如 lt）和 eq 方法，Python 就能自动为你生成其他的比较方法。

from functools import total_ordering


@total_ordering
class Person:
    def __init__(self, name, age):
        self.name = name
        self.age = age


    def __eq__(self, other):
        return self.age == other.age


    def __lt__(self, other):
        return self.age < other.age


# 示例用法
p1 = Person("Alice", 30)
p2 = Person("Bob", 25)


print(p1 > p2)  # True，因为 30 > 25
print(p1 <= p2) # False，因为 30 不小于等于 25
print(p1 == p2) # False，因为 30 != 25

虽然方便，但在某些性能敏感的场景中，手动实现所有比较方法可能更高效。

@cached_property

@cached_property 是 Python 3.8 引入的一个装饰器，用于将方法的结果缓存为属性。这意味着方法第一次被调用时，计算结果会被存储下来，以后对该属性的访问将直接使用缓存的结果，而不是重新计算。这对于计算成本高昂的属性或需要避免重复计算的场景非常有用。

from functools import cached_property


class ExpensiveComputation:
    def __init__(self, value):
        self.value = value


    @cached_property
    def expensive_result(self):
        print("Computing result...")
        # 假设这是一个昂贵的计算
        result = self.value ** 2  # 示例计算
        return result


# 创建实例
obj = ExpensiveComputation(10)


# 第一次访问属性，触发计算
print(obj.expensive_result)  # Computing result... 100


# 再次访问属性，直接使用缓存的结果
print(obj.expensive_result)  # 100

第三方装饰器

@atexit.register

来自 atexit 模块的 @register 装饰器可以让我们在 Python 解释器退出时执行一个函数。

这个装饰器对于执行最终任务非常有用，例如释放资源或只是说再见！

import atexit


@atexit.register
def destory():
    print("Bye bye!")


print("Hello python!")

单元测试

Python 提供一个单元测试库 unittest。

测试通过时输出 1 个 . 测试错误时输出 1 个 E 测试失败时输出 1 个 F

import unittest
import calc




""""
TestCalc 类继承自 unittest.TestCase 类
专门用于测试 calc 模块中的函数
每个测试方法都以 test_ 前缀开头
"""
class TestCalc(unittest.TestCase):
    """
    测试 add 函数
    """
    def test_add(self):
        self.assertEqual(calc.add(1, 2), 3)


    """
    测试 add 函数
    """
    def test_multi(self):
        self.assertEqual(calc.multi(1, 2), 2)




    @classmethod
    def setUpClass(calc):
        print('所有测试用例开始前执行')


    @classmethod
    def tearDownClass(calc):
        print('所有测试用例结束后执行')


    def setUp(self):
        print('单个测试用例开始前执行')


    def tearDown(self):
        print('单个测试用例结束后执行')




"""
unittest.main() 方法执行当前模块中所有测试用例
"""
if __name__ == '__main__':
    unittest.main()

除了测试所有模块外，也可以测试指定的模块/测试类/测试函数。

# 指定测试某个模块
$ python -m unittest calc_test


# 指定测试某个测试类
$ python -m unittest calc_test.TestCalc


# 指定测试某个测试类的方法
$ python -m unittest calc_test.TestCalc.test_add

setUpClass/tearDownClass/setUp/tearDown 为测试钩子函数

参考

  1. Python 快速入门
2/11/2025 08:44:29