面试题：Python装饰器与元类在复杂框架设计中的协同

Question

在一个大型Python框架中，需要实现动态的类行为增强和方法拦截等功能。请详细描述如何综合运用装饰器和元类来达到这一目的，并给出关键代码片段来展示它们之间的协同工作机制，例如通过元类创建类时自动应用特定装饰器到类的某些方法上。

Answer 1

1. 装饰器实现方法拦截和行为增强

装饰器本质上是一个函数，它可以接受一个函数作为参数，并返回一个新的函数。这个新函数可以在原函数执行前后添加额外的逻辑，从而实现方法拦截和行为增强。

def method_decorator(func):
    def wrapper(*args, **kwargs):
        print(f"Before calling {func.__name__}")
        result = func(*args, **kwargs)
        print(f"After calling {func.__name__}")
        return result
    return wrapper

2. 元类控制类的创建过程

元类是类的类，它控制着类的创建过程。我们可以定义一个元类，在创建类时自动将特定装饰器应用到类的某些方法上。

class MetaClass(type):
    def __new__(cls, name, bases, attrs):
        for attr_name, attr_value in attrs.items():
            if callable(attr_value) and attr_name.startswith('specific_'):
                attrs[attr_name] = method_decorator(attr_value)
        return super().__new__(cls, name, bases, attrs)

3. 使用元类和装饰器协同工作

class MyClass(metaclass=MetaClass):
    def general_method(self):
        print("This is a general method")

    def specific_method(self):
        print("This is a specific method")


obj = MyClass()
obj.general_method()
obj.specific_method()

在上述代码中：

• method_decorator 是一个普通的装饰器，它在被装饰函数执行前后打印一些信息，实现了方法拦截和行为增强。
• MetaClass 是一个元类，在创建类时，它遍历类的属性，如果属性是可调用的（即方法）并且方法名以 specific_ 开头，就将 method_decorator 装饰器应用到该方法上。
• MyClass 使用 MetaClass 作为元类，这样在创建 MyClass 时，其 specific_method 方法会自动被 method_decorator 装饰，而 general_method 不受影响。运行代码时，调用 specific_method 会看到装饰器添加的额外行为，而调用 general_method 则不会。