Python中的装饰器和闭包

# 1. 简介

### 1.1 什么是装饰器

装饰器是一种函数或类，用于增加现有函数或类的功能。它可以在不修改原始代码的情况下，通过添加一些额外的逻辑来扩展函数或类的行为。装饰器通常用于在不破坏原来代码结构的情况下，给函数或类添加日志、计时、缓存、权限验证等功能。

### 1.2 什么是闭包

闭包是指在一个函数内部定义的函数，并且该内部函数可以访问外部函数的变量。换句话说，闭包是一个函数对象，它不仅包含了函数的代码，还包含了对外部变量的引用。当外部函数执行完毕后，闭包函数仍然可以访问和修改外部函数的变量。

### 1.3 装饰器和闭包在Python中的作用

装饰器和闭包在Python中被广泛应用。它们可以帮助我们将一些公共的、通用的功能模块独立出来，以便在不同的地方进行复用。装饰器可以通过给函数或类添加额外的功能，实现代码的复用和扩展。闭包则可以将一些变量和逻辑封装在函数内部，提供更好的代码封装和隔离性。通过合理地运用装饰器和闭包，可以使代码更加简洁、可读和可维护。

# 2. 装饰器基础

装饰器是一种Python语言的特性，它允许我们在不改变函数源代码的情况下，为函数添加额外的功能。装饰器的本质是一个函数，它接受一个函数作为输入，并返回一个修改后的函数作为输出。

### 2.1 装饰器的定义和语法

装饰器通过在被装饰函数的定义之前使用`@`符号并写上装饰器函数的名称，来实现对目标函数的装饰。装饰器函数可以对目标函数进行一些预处理、后处理或包装。

例如，下面的例子展示了一个简单的装饰器函数，用于在函数执行前后打印日志信息：

def logger(func):
    def wrapper(*args, **kwargs):
        print(f"Enter function: {func.__name__}")
        result = func(*args, **kwargs)
        print(f"Exit function: {func.__name__}")
        return result
    return wrapper

@logger
def add(x, y):
    return x + y

result = add(3, 5)
print(result)  # 输出：8

在上述代码中，`logger`函数是一个装饰器函数，它接受一个函数作为参数，并返回一个内部函数`wrapper`。`wrapper`函数在执行被装饰函数`add`之前先打印日志信息，然后再执行`add`函数，最后再打印日志信息。最终，我们将`add`函数用`@logger`装饰，使其具有了打印日志的功能。

### 2.2 装饰器的应用场景

装饰器在实际开发中有着广泛的应用场景，常见的应用包括但不限于：

- 记录日志：在函数执行前后记录日志信息。
- 计时统计：在函数执行前后计算函数执行时间。
- 输入验证：对函数的输入参数进行校验。
- 缓存结果：缓存函数的计算结果，避免重复计算。
- 访问控制：限制函数的访问权限。

### 2.3 装饰器的实例演示

下面我们通过一个具体的例子来演示装饰器的使用：

def logger(func):
    def wrapper(*args, **kwargs):
        print(f"Enter function: {f