Python 使用类写装饰器的小技巧

不晚

发布时间：2026-10-13 | 3人浏览过

原创

本文介绍如何使用Python类实现装饰器。通过定义__call__方法，类实例可像函数一样被调用，从而实现缓存等装饰功能。文章进一步探讨了类装饰器在装饰类方法时遇到的“self”参数缺失问题，并提供了将可调用对象包装为函数或使用@property的两种解决方案，帮助开发者理解类装饰器的适用场景与限制。

最近发现了一种有趣的装饰器实现方式，特此记录分享。

装饰器的本质是一个返回函数的函数。除了常见的在函数内部定义内部函数的写法外，Python还支持使用类来定义装饰器。

1、用类写装饰器

下面展示一个使用传统函数方式实现的缓存装饰器示例。

def cache(func):
  data = {}
  def wrapper(*args, **kwargs):
    key = f'{func.__name__}-{str(args)}-{str(kwargs)})'
    if key in data:
      result = data.get(key)
      print('cached')
    else:
      result = func(*args, **kwargs)
      data[key] = result
      print('calculated')
    return result
  return wrapper

观察缓存功能的实际运行效果。

@cache
def rectangle_area(length, width):
  return length * width
rectangle_area(2, 3)
# calculated
# 6
rectangle_area(2, 3)
# cached
# 6

装饰器语法中的@cache相当于执行了func = cache(func)。如果这里的cache不是一个函数，而是一个类，情况会如何变化？假设定义一个名为Cache的类，执行func = Cache(func)后得到的是一个对象实例，此时返回的func实际上是Cache类的实例。通过定义__call__方法，可以将类的实例转化为可调用对象，使其行为类似于函数。在__call__方法内部调用原始的func函数即可实现装饰逻辑。因此，Cache类也可以作为装饰器使用，并支持@Cache语法。

接下来将之前的cache函数改写为Cache类实现：

class Cache:
  def __init__(self, func):
    self.func = func
    self.data = {}
  def __call__(self, *args, **kwargs):
    func = self.func
    data = self.data
    key = f'{func.__name__}-{str(args)}-{str(kwargs)})'
    if key in data:
      result = data.get(key)
      print('cached')
    else:
      result = func(*args, **kwargs)
      data[key] = result
      print('calculated')
    return result

再次查看缓存结果，其表现与函数版完全一致。

@Cache
def rectangle_area(length, width):
  return length * width
rectangle_area(2, 3)
# calculated
# 6
rectangle_area(2, 3)
# cached
# 6

2、装饰类的方法

装饰器不仅用于普通函数，也常用于装饰类的方法。但我发现，使用类编写的装饰器不能直接应用于装饰类的方法（这听起来有些复杂……）。

先看看使用函数编写的装饰器是如何装饰类方法的。

class Rectangle:
  def __init__(self, length, width):
    self.length = length
    self.width = width
  @cache
  def area(self):
    return self.length * self.width
r = Rectangle(2, 3)
r.area()
# calculated
# 6
r.area()
# cached
# 6

然而，如果直接替换为Cache类则会报错。错误原因在于，area方法被装饰后变成了类的一个属性，而不是绑定的方法。

class Rectangle:
  def __init__(self, length, width):
    self.length = length
    self.width = width
  @Cache
  def area(self):
    return self.length * self.width
r = Rectangle(2, 3)
r.area()
# TypeError: area() missing 1 required positional argument: 'self'
Rectangle.area
# <__main__.Cache object at 0x0000012D8E7A6D30>
r.area
# <__main__.Cache object at 0x0000012D8E7A6D30>

回顾未使用装饰器的情况，Python在实例化对象后，会自动将函数转换为绑定方法。

class Rectangle:
  def __init__(self, length, width):
    self.length = length
    self.width = width

  def area(self):
    return self.length * self.width

Rectangle.area
# <function Rectangle.area at 0x0000012D8E7B28C8>
r = Rectangle(2, 3)
r.area
# <bound method Rectangle.area of <__main__.Rectangle object

因此，解决这个问题的方法很简单：若要用类编写的装饰器来装饰类的方法，只需将该可调用对象重新包装为普通函数即可。

# 定义一个简单的装饰器，什么也不做，仅仅是把可调用对象包装成函数
def method(call):
  def wrapper(*args, **kwargs):
    return call(*args, **kwargs)
  return wrapper
class Rectangle:
  def __init__(self, length, width):
    self.length = length
    self.width = width
  @method
  @Cache
  def area(self):
    return self.length * self.width
r = Rectangle(2, 3)
r.area()
# calculated
# 6
r.area()
# cached
# 6

或者，使用@property装饰器可以直接将方法转换为属性访问。

class Rectangle:
  def __init__(self, length, width):
    self.length = length
    self.width = width
  @property
  @Cache
  def area(self):
    return self.length * self.width
r = Rectangle(2, 3)
r.area
# calculated
# 6
r.area
# cached
# 6

总结

使用类编写装饰器并非什么高深技巧，在大多数情况下确实没有必要这样做。不过，这种方式允许利用类的特性（如继承）来构建装饰器，提供了一种不同的实现思路。