用python實現乙個簡單的cache系統

2023年01月02日

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本文章的**

本篇文章將介紹python中的decorator，中文翻譯為裝飾器魔法。在這篇文章中我們將熟悉decorator使用的基本方式和基本使用例子，並利用decorator來實現乙個高階的例子—快取系統（cache system)。

decorator已某種方式可以簡化編碼量，並增加了**的可讀性，這也是為何python中引入了裝飾器魔法。我們可以看看如下例子：

def
foo(
self
):pass
foo 
=classmethod
(foo
)

可以看出以上的**結構讓人看起來不舒服，如果使用了裝飾器，那麼一切將變得美好。

@classmethod
deffoo
(self
):pass

在python中，裝飾器（decorator)是用於修改函式，類方法的python物件。裝飾器可以分為函式，類裝飾器，對裝飾器唯一的限制是其可呼叫性（callable),我們知道，函式本身是可呼叫的，所以如果使用類裝飾器，我們就必須實現類的__call__方法。

裝飾器必須用在合適的地方，否則並不能得到很好的效果，比如我們要用裝飾器實現以下的功能：

def
value
():return
"hello world!"

使其輸出結果為

那麼我們可以建立如下的裝飾器：

defli(
func
):return""+
func()+
""defh1(
func
):return
""

然後這樣呼叫即可

@h1
@lidef
value
():return
"hello world!"
print
value
()

即增加了**的可讀性，又提高**的可重用性。

看過一些簡單的使用方法後，我們可以用數學語言來描述裝飾器。

@f1
(arg
)@f2
deffunc
():pass

等價於

def
func
():pass
func =f1
(arg
)(f2
(func
))

當初我也在接觸到裝飾器一些簡單的使用方式後，並不對裝飾器很感興趣，因為我們畢竟可以用其他的方式實現其功能，但是後面無意中接觸到了用裝飾器做cache系統，讓我突然覺得有裝飾器的好處和妙處。

假如，我們有乙個如下遞迴，用來實現fibonacci_number遞迴

def
fib(n):
ifn 
<2:
return
1return
fib(n-
1)+fib(n-2)

這個遞迴有什麼問題呢，我們知道遞迴在通常情況下，會產生許多相同的子呼叫，因此我們需要乙個快取來儲存中間結果，可以加速遞迴過程。

我們來對比一下使用cache系統之後的前後遞迴呼叫過程，以fib(5)為例：

可以發現重複呼叫子過程的現象消失，我還用profile對比了一下時間，後者快了許多，特別是當fib引數越大的時候，那我們如何實現這個cache系統，下面給出乙個簡單的版本：

from
functools 
import
wraps
defcache
(func
):caches ={}
@wraps
(func
)def
wrap
(*args
):if
args 
notin
caches
:caches
[args]=
func
(*args
)return
caches
[args
]return
wrap

使用方法非常簡單

@cache
deffib(n
):if
n <2:
return
1return
fib(n-
1)+fib(n
-2)print
fib(5)
#call fib so easy!

從上面我們看出，我們在沒有任何**修改的前提下實現了乙個簡單的cache系統，記住沒有修改任何**的前提下，還有就是並不是所有的遞迴都適合此類方法，比如二叉樹就沒有必要，當且只有重複的子過程呼叫時採用此方法才有實際意義，反之，畫蛇添足。

reference：

用python實現乙個簡單的cache系統

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用python實現乙個簡單的詞云

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