Пять декораторов Python, которые могут сократить код в два раза

В этой статье мы рассмотрим концепцию Python-оберток и приведем пять примеров, которые могут улучшить процесс разработки на Python.

Оболочки Python

Обертки Python позволяют добавить новую функциональность или модифицировать ее поведение без непосредственного изменения исходного кода. 

Обертки можно использовать в различных сценариях:

Расширение функциональности: Мы можем задействовать декоратор и добавить такие функции, как ведение журнала, измерение производительности или кэширование.

Многократное использование кода: Мы можем применить функцию-декоратор к нескольким элементам: благодаря этому можно избежать дублирования кода и достичь согласованного поведения различных компонентов.

Модификация поведения: Мы можем, к примеру, проверять аргументы функции, не используя многочисленные строки assert.

Примеры:

1 — Timer

Эта функция измеряет время выполнения операции и выводит прошедшее время. Её можно использовать  для анализа кода и его оптимизации .

import time  def timer(func):     def wrapper(*args, **kwargs):         # start the timer         start_time = time.time()         # call the decorated function         result = func(*args, **kwargs)         # remeasure the time         end_time = time.time()         # compute the elapsed time and print it         execution_time = end_time - start_time         print(f"Execution time: {execution_time} seconds")         # return the result of the decorated function execution         return result     # return reference to the wrapper function     return wrapper

Для создания декоратора в Python нам необходимо определить функцию timer, которая получает параметр func. Это указывает на то, что это функция-декоратор. Внутри функции timer мы определяем другую функцию — wrapper. wrapper — это обёртка, которая обычно принимает аргументы декорируемой функции.

Внутри функции-обертки мы запускаем нужную функцию, используя указанные аргументы. Это можно сделать с помощью строки: result = func(*args, **kwargs).

Функция-декоратор возвращает запрос на функцию-обертку, которую мы только что создали.

Чтобы использовать декоратор, можно применить его к нужной функции с помощью символа @.

@timer def train_model():     print("Starting the model training function...")     # simulate a function execution by pausing the program for 5 seconds     time.sleep(5)      print("Model training completed!")  train_model() 

Что получим в итоге:

Starting the model training function…

Model Training completed!

Execution time: 5.006425619125366 seconds

2 — debug

Для простоты настройки можно создать дополнительную функцию-обертку, выводящую на экран данные о состоянии входов и выходов каждой функции. Такой подход позволяет получить представление о ходе выполнения различных функций, не перегружая приложение многочисленными операторами вывода.

def debug(func):     def wrapper(*args, **kwargs):         # print the fucntion name and arguments         print(f"Calling {func.__name__} with args: {args} kwargs: {kwargs}")         # call the function         result = func(*args, **kwargs)         # print the results         print(f"{func.__name__} returned: {result}")         return result     return wrapper

Мы можем использовать параметры __name__ для того, чтобы получить имя вызываемой функции, а затем параметры args, kwargs для вывода того, что было предано функции.

@debug def add_numbers(x, y):     return x + y add_numbers(7, y=5,)  # Output: Calling add_numbers with args: (7) kwargs: {'y': 5} \n add_numbers returned: 12

3 — Exception Handler

Функция exception_handler будет ловить любые исключения, возникающие в функции-обертке, и обрабатывать их в зависимости от ситуации.

Вы можете настроить обработку исключений внутри функции-обертки в соответствии с задачей, например, регистрировать исключение или выполнять дополнительные действия по обработке ошибок.

def exception_handler(func):     def wrapper(*args, **kwargs):         try:             return func(*args, **kwargs)         except Exception as e:             # Handle the exception             print(f"An exception occurred: {str(e)}")             # Optionally, perform additional error handling or logging             # Reraise the exception if needed     return wrapper

Это помогает навести порядок в коде и установить единую процедуру обработки исключений и протоколирования ошибок.

@exception_handler def divide(x, y):     result = x / y     return result divide(10, 0)  # Output: An exception occurred: division by zero

4 — Input Validator

Эта функция-обертка проверяет исходные аргументы функции на соответствие заданным условиям или типам данных. Она может быть использована для обеспечения корректности и согласованности входных данных.

Чтобы добавить валидацию в декоратор, необходимо «обернуть» функцию декоратора другой функцией, принимающей в качестве аргументов одну или несколько функций валидации. Эти функции проверки отвечают за проверку соответствия вводимых значений определенным критериям или условиям.

Сама функция validate_input теперь выступает в роли декоратора. Внутри функции-обертки входные данные и аргументы ключевых слов проверяются на соответствие предоставленным функциям проверки. Если какой-либо аргумент не проходит проверку, то возникает ошибка ValueError с сообщением о недопустимости аргумента.

def validate_input(*validations):     def decorator(func):         def wrapper(*args, **kwargs):             for i, val in enumerate(args):                 if i < len(validations):                     if not validations[i](val):                         raise ValueError(f"Invalid argument: {val}")             for key, val in kwargs.items():                 if key in validations[len(args):]:                     if not validations[len(args):][key](val):                         raise ValueError(f"Invalid argument: {key}={val}")             return func(*args, **kwargs)         return wrapper     return decorator

Для запуска валидированного ввода необходимо определить функции валидации. Например, можно использовать две функции проверки. Первая функция (lambda x: x > 0) проверяет, что аргумент x больше 0, а вторая функция (lambda y: isinstance(y, str)) проверяет, что аргумент y имеет тип string.

Важно, чтобы порядок следования функций проверки соответствовал порядку следования аргументов, которые они должны проверять.

@validate_input(lambda x: x > 0, lambda y: isinstance(y, str)) def divide_and_print(x, message):     print(message)     return 1 / x  divide_and_print(5, "Hello!")  # Output: Hello! 1.0

5 — Retry

Эта обёртка позволяет повторить запуск функции заданное количество раз с задержкой между повторами — удобно при работе с сетевыми или API-вызовами, которые не выполняются из-за каких-либо проблем.

Для запуска функции мы можем определить еще одну функцию-обертку для нашего декоратора, аналогично предыдущему примеру. Однако на этот раз вместо того, чтобы предоставлять функции валидации в качестве входных переменных, мы можем передать конкретные параметры — max_attemps и delay.

При запуске декорированной функции вызывается функция-обертка. Она отслеживает количество попыток (начиная с 0) и переходит в цикл while. Цикл пытается выполнить декорированную функцию и в случае успеха немедленно посылает результат. Если же произошло какое-то отклонение, то цикл увеличивает счетчик попыток и выводит сообщение об ошибке с указанием номера попытки и конкретного отклонения. Затем цикл ждет заданную задержку с помощью функции time.sleep, после чего повторяет попытку выполнения функции.

import time  def retry(max_attempts, delay=1):     def decorator(func):         def wrapper(*args, **kwargs):             attempts = 0             while attempts < max_attempts:                 try:                     return func(*args, **kwargs)                 except Exception as e:                     attempts += 1                     print(f"Attempt {attempts} failed: {e}")                     time.sleep(delay)             print(f"Function failed after {max_attempts} attempts")         return wrapper     return decorator

Для вызова функции можно указать максимальное количество попыток и продолжительность времени в секундах между каждым вызовом функции.

@retry(max_attempts=3, delay=2) def fetch_data(url):     print("Fetching the data..")     # raise timeout error to simulate a server not responding..     raise TimeoutError("Server is not responding.") fetch_data("https://example.com/data")  # Retries 3 times with a 2-second delay between attempts

От редакции

28 августа начнется новый поток по языку программирования Python. На нем мы разберем: библиотеки Python и решение конкретных задач DevOps, правила эффективного и поддерживаемого кода, принципы автоматизации: Docker, Gitlab, Prometheus, K8S и многое другое.

Узнать больше о потоке вы можете на нашем сайте: ссылка