面试题：Python元编程中类装饰器的复杂逻辑实现

Question

设计一个Python类装饰器，它能够将被装饰类的所有公开方法（非私有方法）动态地添加一个日志记录功能，记录方法的调用时间、传入参数和返回值。要求在装饰器中使用元类来实现更灵活的定制。

Answer 1

import functools
import time


class LoggerMeta(type):
    def __new__(mcs, name, bases, attrs):
        for attr_name, attr_value in attrs.items():
            if not attr_name.startswith('__') and callable(attr_value):
                @functools.wraps(attr_value)
                def wrapper(*args, **kwargs):
                    start_time = time.time()
                    result = attr_value(*args, **kwargs)
                    end_time = time.time()
                    print(f"Method {attr_name} called at {time.ctime(start_time)}, "
                          f"args: {args}, kwargs: {kwargs}, return value: {result}, "
                          f"execution time: {end_time - start_time} seconds")
                    return result
                attrs[attr_name] = wrapper
        return super().__new__(mcs, name, bases, attrs)


def log_methods(cls):
    return LoggerMeta(cls.__name__, cls.__bases__, dict(cls.__dict__))


@log_methods
class MyClass:
    def add(self, a, b):
        return a + b


if __name__ == "__main__":
    my_obj = MyClass()
    result = my_obj.add(2, 3)

解释：

1. LoggerMeta元类：
   • __new__方法是元类创建类对象时调用的方法。
   • 遍历类的属性，对于非私有且可调用的属性（即公开方法），使用functools.wraps装饰器创建一个包装函数wrapper。
   • wrapper函数记录方法调用时间、传入参数、返回值和执行时间，并打印日志。
2. log_methods装饰器：
   • 使用LoggerMeta元类来创建一个新的类对象，这个新类对象的公开方法都被添加了日志记录功能。
3. MyClass类：
   • 使用@log_methods装饰器装饰，其公开方法add在调用时会记录日志。