标准库中最值得关注的两个 装饰器是 lru_cache 和全新的 singledispatch（Python 3.4 新增）

　　clock 装饰器

def clock(func):
    @functools.wraps(func)
    def clocked(*args, **kwargs):
        t0 = time.perf_counter()
        result = func(*args, **kwargs)
        elapsed = time.perf_counter() - t0
        name = func.__name__
        arg_lst = []
        if args:
            arg_lst = ', '.join(repr(arg) for arg in args)
        if kwargs:
            pairs = ['%s=%r' % (k, w) for k, w in sorted(kwargs.items())]
            arg_lst.append(', '.join(pairs))
        arg_str = ', '.join(arg_lst)
        print('[%0.8fs] %s(%s) -> %r' % (elapsed, name, arg_str, result))
        return result
    return clocked

functools.lru_cache 是非常实用的装饰器，它实现了备忘 （memoization）功能。这是一项优化技术，它把耗时的函数的结果保存 起来，避免传入相同的参数时重复计算。LRU 三个字母是“Least Recently Used”的缩写，表明缓存不会无限制增长，一段时间不用的缓存 条目会被扔掉。

生成第 n 个斐波纳契数这种慢速递归函数适合使用 lru_cache，如示例 7-18 所示。

　　示例 7-18 生成第 n 个斐波纳契数，递归方式非常耗时

@clock
def fibonacci(n):
    if n < 2:
        return n
    return fibonacci(n-2) + fibonacci(n-1)

if __name__ == '__main__':
    print(fibonacci(6))

运行 fibo_demo.py 得到的结果如下。除了最后一行，其余输出都是 clock 装饰器生成的。

$ python3 fibo_demo.py
[0.00000095s] fibonacci(0) -> 0
[0.00000095s] fibonacci(1) -> 1
[0.00007892s] fibonacci(2) -> 1
[0.00000095s] fibonacci(1) -> 1
[0.00000095s] fibonacci(0) -> 0
[0.00000095s] fibonacci(1) -> 1
[0.00003815s] fibonacci(2) -> 1
[0.00007391s] fibonacci(3) -> 2
[0.00018883s] fibonacci(4) -> 3
[0.00000000s] fibonacci(1) -> 1
[0.00000095s] fibonacci(0) -> 0
[0.00000119s] fibonacci(1) -> 1
[0.00004911s] fibonacci(2) -> 1
[0.00009704s] fibonacci(3) -> 2
[0.00000000s] fibonacci(0) -> 0
[0.00000000s] fibonacci(1) -> 1
[0.00002694s] fibonacci(2) -> 1
[0.00000095s] fibonacci(1) -> 1
[0.00000095s] fibonacci(0) -> 0
[0.00000095s] fibonacci(1) -> 1
[0.00005102s] fibonacci(2) -> 1
[0.00008917s] fibonacci(3) -> 2
[0.00015593s] fibonacci(4) -> 3
[0.00029993s] fibonacci(5) -> 5
[0.00052810s] fibonacci(6) -> 8
8

浪费时间的地方很明显：fibonacci(1) 调用了 8 次，fibonacci(2) 调用了 5 次……但是，如果增加两行代码，使用 lru_cache，性能会显 著改善，如示例 7-19 所示。　

　　示例 7-19 使用缓存实现，速度更快

@functools.lru_cache()
@clock
def fibonacci(n):
    if n < 2:
        return n
    return fibonacci(n-2) + fibonacci(n-1)

if __name__ == '__main__':
    print(fibonacci(6))

❶ 注意，必须像常规函数那样调用 lru_cache。这一行中有一对括 号：@functools.lru_cache()。这么做的原因是，lru_cache 可以 接受配置参数，稍后说明

❷ 这里叠放了装饰器：@lru_cache() 应用到 @clock 返回的函数上。

这样一来，执行时间减半了，而且 n 的每个值只调用一次函数：

$ python3 fibo_demo_lru.py
[0.00000119s] fibonacci(0) -> 0
[0.00000119s] fibonacci(1) -> 1
[0.00010800s] fibonacci(2) -> 1
[0.00000787s] fibonacci(3) -> 2
[0.00016093s] fibonacci(4) -> 3
[0.00001216s] fibonacci(5) -> 5
[0.00025296s] fibonacci(6) -> 8

在计算 fibonacci(30) 的另一个测试中，示例 7-19 中的版本在 0.0005 秒内调用了 31 次 fibonacci 函数，而示例 7-18 中未缓存的版本调用 fibonacci 函数 2 692 537 次，在使用 Intel Core i7 处理器的笔记本电脑 中耗时 17.7 秒。

除了优化递归算法之外，lru_cache 在从 Web 中获取信息的应用中也 能发挥巨大作用。

特别要注意，lru_cache 可以使用两个可选的参数来配置。它的签名 是：

functools.lru_cache(maxsize=128, typed=False)

maxsize 参数指定存储多少个调用的结果。缓存满了之后，旧的结果会 被扔掉，腾出空间。为了得到最佳性能，maxsize 应该设为 2 的 幂。typed 参数如果设为 True，把不同参数类型得到的结果分开保存，即把通常认为相等的浮点数和整数参数（如 1 和 1.0）区分开。顺 便说一下，因为 lru_cache 使用字典存储结果，而且键根据调用时传 入的定位参数和关键字参数创建，所以被 lru_cache 装饰的函数，它 的所有参数都必须是可散列的。

 

单分派泛函数

假设我们在开发一个调试 Web 应用的工具，我们想生成 HTML，显示不 同类型的 Python 对象

我们可能会编写这样的函数：

import html
def htmlize(obj):
　　content = html.escape(repr(obj))
　　return '<pre>{}</pre>'.format(content)

这个函数适用于任何 Python 类型，但是现在我们想做个扩展，让它使用 特别的方式显示某些类型str：

• str：把内部的换行符替换为 '<br>\n'；不使用 <pre>，而是使用<p>。
• int：以十进制和十六进制显示数字。
• list：输出一个 HTML列表，根据各个元素的类型进行格式化。

我们想要的行为如示例 7-20 所示。

　　示例 7-20 生成 HTML的 htmlize 函数，调整了几种对象的输出

>>> htmlize({1, 2, 3}) ➊
'<pre>{1, 2, 3}</pre>'
>>> htmlize(abs)
'<pre><built-in function abs></pre>'
>>> htmlize('Heimlich & Co.\n- a game') ➋
'<p>Heimlich & Co.<br>\n- a game</p>'
>>> htmlize(42) ➌
'<pre>42 (0x2a)</pre>'
>>> print(htmlize(['alpha', 66, {3, 2, 1}])) ➍
<ul>
<li><p>alpha</p></li>
<li><pre>66 (0x42)</pre></li>
<li><pre>{1, 2, 3}</pre></li>
</ul>

singledispatch 创建一个自定义的htmlize.register 装饰器，把多个函数绑在一起组成一个泛函数

from functools import singledispatch
from collections import abc
import numbers
import html
@singledispatch ➊
def htmlize(obj):
　　content = html.escape(repr(obj))
　　return '<pre>{}</pre>'.format(content)
@htmlize.register(str) ➋
def _(text): ➌
　　content = html.escape(text).replace('\n', '<br>\n')
　　return '<p>{0}</p>'.format(content)
@htmlize.register(numbers.Integral) ➍
def _(n):
return '<pre>{0} (0x{0:x})</pre>'.format(n)
　　@htmlize.register(tuple) ➎
@htmlize.register(abc.MutableSequence)
def _(seq):
　　inner = '</li>\n<li>'.join(htmlize(item) for item in seq)　
　　return '<ul>\n<li>' + inner + '</li>\n</ul>'

singledispatch 机制的一个显著特征是，你可以在系统的任何地方和 任何模块中注册专门函数。如果后来在新的模块中定义了新的类型，可 以轻松地添加一个新的专门函数来处理那个类型。此外，你还可以为不 是自己编写的或者不能修改的类添加自定义函数。