原文：
www.kdnuggets.com/2023/03/know-python-decorators-metaclasses.html
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听到“装饰器”这个词，大多数人可能会猜测它是用来装饰的东西。你猜对了。在节日如圣诞节或新年时，我们用各种灯光和材料装饰房子。但在 Python 中，装饰器用于修改或增强 Python 函数或方法的功能。
装饰器是包裹在原始函数周围的函数，能够在不直接修改原始代码的情况下添加一些额外的功能。
举个例子，假设你是一个面包店的老板，并且在制作蛋糕方面是一位专家。你制作不同的蛋糕，如巧克力蛋糕、草莓蛋糕和菠萝蛋糕。所有蛋糕都是用不同的原料制作的，但一些步骤对于所有蛋糕都是相同的，比如准备烤盘、预热烤箱、烘焙蛋糕或从烤箱中取出蛋糕。因此，我们可以创建一个通用的装饰器函数来执行所有通用步骤，为不同类型的蛋糕制作单独的函数，并使用装饰器为这些函数添加通用功能。
请看下面的代码。
def common_steps(func):
def wrapper():
print("Preparing baking pans...")
print("Pre-heating the oven...")
result = func()
print("Baking the cake...")
print("Removing the cake from the oven...")
return result
return wrapper
@common_steps
def chocolate_cake():
print("Mixing the chocolate...")
return "Chocolate cake is ready!"
@common_steps
def strawberry_cake():
print("Mixing the strawberries...")
return "Strawberry cake is ready!"
@common_steps
def pineapple_cake():
print("Mixing the pineapples...")
return "Pineapple cake is ready!"
print(pineapple_cake())输出：
Preparing baking pans...
Pre-heating the oven...
Mixing the pineapples...
Baking the cake...
Removing the cake from the oven...
Pineapple cake is ready!函数 comman_steps 被定义为装饰器，并包含所有的通用步骤，如烘焙或预热。而函数 chocolate_cake、strawberry_cake 和 pineapple_cake 则定义了不同类型蛋糕的不同步骤。
装饰器使用 @ 符号定义，后面跟着装饰器函数的名称。
每当定义一个带有装饰器的函数时，原始函数会与装饰器一起被调用，而装饰器函数会返回一个新的函数来替代原始函数。
新函数在调用原始函数之前和之后执行附加功能。
除了 @ 符号外，你还可以以另一种方式定义装饰器，这种方式能够提供相同的结果。例如，
def pineapple_cake():
print("Mixing the pineapples...")
return "Pineapple cake is ready!"
pineapple_cake = common_steps(pineapple_cake)
print(pineapple_cake())-
你可以重复使用相同的代码而不会造成冗余，从而避免“不要重复自己”（DRY）原则的违背。
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这使得你的代码更具可读性，也更容易维护。
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你可以使你的代码组织得更清晰，这有助于处理输入验证、错误处理或优化问题等方面的关注。
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使用装饰器，你可以在不修改代码的情况下，为现有函数或类添加新的功能。这允许你根据业务需求扩展代码。
它是类的类，定义了类如何表现。一个类本身是一个元类的实例。
在理解元类的定义之前，首先了解 Python 类和对象的基本定义。类就像一个构造函数，用于创建对象。我们创建类来创建对象。对象也被称为类的实例，用于访问类的属性。属性可以是任何数据类型，如整数、字符串、元组、列表、函数，甚至是类。因此，为了使用这些属性，我们必须在类中创建实例（对象），创建这些实例的方法称为实例化。
Python 中的一切都被视为对象。即使是类也被视为对象。这意味着一个类是从另一个类实例化的。所有其他类实例化的类被称为元类。类定义了它所属对象的行为。同样，类的行为由其元类定义，默认情况下是Type类。简单来说，所有类在 Python 中都是元类的实例。
在 Python 中，Type类是所有类的元类。每次你定义一个新类时，默认情况下，它是从 Type 类实例化的，除非你定义了另一个元类。
类型类还负责动态创建 Python 类。当我们定义一个新类时，Python 将类定义发送给类型类，然后这个类根据类定义创建一个新的类对象。
让我们考虑一个例子。
class College:
pass
obj = College()
print(type(obj))
print(type(College))输出：
<class '__main__.College>
<class 'type'>创建了一个名为College的新类，并实例化了一个该类的对象obj。但是，当我们打印对象类型时，它输出为<class '__main__.College'>，这意味着一个特定的对象是从College类创建的。但另一方面，当我们打印College类的类型时，它输出为<class 'type'>，这意味着该类默认是从type 类（元类）创建的。
我们还可以更改这些用户定义类的默认元类。考虑下面的例子。
class College(type):
pass
class Student(metaclass=College):
pass
print(type(Student))
print(type(College))输出：
<class '__main__.College'>
<class 'type'>当我们打印Student类的类型时，它会引用College作为元类，但当我们打印College类的类型时，它会引用type类作为元类。所以这形成了一个层级，如下所示。
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我们还可以使用type类来动态创建新类。让我们通过以下示例进一步了解这一点。
# This is the basic way of defining a class.
class MyClass:
pass
# Dynamic creation of classes.
myclass = type("MyClass", (), {})定义类的两种方法是等效的。在这个例子中使用了 type()函数来创建一个新类。它接受三个参数。第一个参数是类名，第二个是父类的元组（在这种情况下为空），第三个参数是一个字典，包含该类的属性（在这种情况下也为空）。
考虑另一个使用继承概念的例子。
College = type("College", (), {"clgName": "MIT University"})
Student = type("Student", (College,), {"stuName": "Kevin Peterson"})
obj = Student()
print(obj.stuName, "-", obj.clgName)输出：
Kevin Peterson - MIT University创建了一个名为College的类，参数clgName为MIT University。另一个类Student被创建，并从College类继承，并创建了一个属性stuName为Kevin Peterson。
当我们创建Student类的对象时，可以看到它能够访问两个类的属性。这意味着在这个例子中继承工作得非常完美。
在这篇文章中，我们讨论了 Python 中的装饰器和元类。元类和装饰器都修改类和函数的行为，但使用不同的机制。
元类在较低级别操作，允许你改变类的结构或行为，如类方法、属性和继承。而装饰器则用于修改函数的行为。它们允许你在不改变代码的情况下为现有函数添加功能。与元类相比，装饰器操作的级别较高，因此它们比元类更容易理解，也更不复杂。
元类与装饰器的区别 | 图片由作者提供
今天就到这里了。我希望你喜欢阅读这篇文章。如果你有任何评论或建议，请通过Linkedin与我联系。
Aryan Garg 是一名 B.Tech 电气工程专业的学生，目前在本科最后一年。他的兴趣在于 Web 开发和机器学习。他已经追求了这个兴趣，并渴望在这些方向上做更多的工作。