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Python 如何实现一个带状态的装饰器?

舞夢輝影

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发布时间:2026-01-19 17:28:02

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来源于php中文网

原创

带状态的装饰器是能保存和访问内部变量的装饰器,常用类或闭包实现:类方式通过__call__和实例属性管理状态,支持多实例隔离与扩展;闭包方式用nonlocal修改外层变量,适合轻量单状态场景;参数化装饰器推荐类实现,如限流器;需用functools.wraps保留原函数元信息,避免全局变量共享状态。

python 如何实现一个带状态的装饰器?

带状态的装饰器是指在装饰过程中能保存和访问内部变量的装饰器,比如统计调用次数、缓存上次结果、限制调用频率等。核心思路是让装饰器本身是一个类,或返回一个闭包,其中包含可变的状态变量。

用类实现带状态的装饰器

类是最清晰、最易扩展的方式。通过实现 __call__ 方法,让实例可调用;状态(如计数器)作为实例属性保存。

例如,实现一个统计函数调用次数的装饰器:

class CallCounter:
    def __init__(self, func):
        self.func = func
        self.count = 0
def __call__(self, *args, **kwargs):
    self.count += 1
    print(f"{self.func.__name__} 已被调用 {self.count} 次")
    return self.func(*args, **kwargs)

@CallCounter def greet(name): return f"Hello, {name}!"

使用时:

立即学习Python免费学习笔记(深入)”;

greet("Alice")  # 输出:greet 已被调用 1 次
greet("Bob")    # 输出:greet 已被调用 2 次
print(greet.count)  # 输出:2

用闭包实现带状态的装饰器

闭包方式利用嵌套函数+ nonlocal 声明来修改外层变量。适合轻量、单状态场景。

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同样实现调用计数:

def call_counter(func):
    count = 0
    def wrapper(*args, **kwargs):
        nonlocal count
        count += 1
        print(f"{func.__name__} 已被调用 {count} 次")
        return func(*args, **kwargs)
    wrapper.count = lambda: count  # 提供访问接口(可选)
    return wrapper

@call_counter def say_hi(): return "Hi!"

注意:闭包中的 count 是不可直接赋值修改的(除非用 nonlocal),且无法像类那样自然支持多个独立实例。

支持参数的带状态装饰器(类方式更推荐)

如果需要初始化状态(比如设定最大调用次数),类方式更直观:

class RateLimiter:
    def __init__(self, max_calls=3):
        self.max_calls = max_calls
        self.calls = 0
def __call__(self, func):
    def wrapper(*args, **kwargs):
        if self.calls >= self.max_calls:
            raise RuntimeError(f"超出调用上限 {self.max_calls}")
        self.calls += 1
        print(f"第 {self.calls} 次调用")
        return func(*args, **kwargs)
    return wrapper

使用

@RateLimiter(max_calls=2) def do_work(): return "done"

这种写法中,@RateLimiter(...) 先构造实例,再用该实例装饰函数,状态随实例隔离,不同装饰器互不影响。

注意事项与技巧

  • functools.wraps 包装内层函数(无论是类的 __call__ 还是闭包的 wrapper),避免丢失原函数的 __name____doc__ 等元信息
  • 类装饰器天然支持多实例状态隔离;闭包装饰器若带参数,需再嵌套一层函数,容易混淆作用域
  • 状态变量应避免全局变量——否则所有被装饰函数共享同一状态,通常不是预期行为
  • 若需重置状态(如测试中),类方式可通过实例方法暴露 reset 接口,闭包方式则较难做到

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