一日一技：使用装饰器实现类属性的懒加载

假设我们有一个工具类MongoUtil，它的作用是封装一些数据库操作。例如：

import pymongo

class MongoUtil:
    def __init__(self):
        connect = pymongo.MongoClient()
        db = connect.tieba
        self.post = db.post
        self.user = db.user
        
    def write_post(self, post):
        # 处理post信息
        self.post.insert_one(post)
    
    def read_user_info(self):
        rows = self.user.find()
        # 读取user信息并处理
        # ...

我们发现这样写有一个问题——类在初始化的时候，就会创建数据库的链接。但我们并不是在类刚刚初始化时就读写数据库。

为了让数据库在第一次使用时再创建连接，我们就要实现懒加载机制：

import pymongo

class MongoUtil:
    def __init__(self):
        connect = pymongo.MongoClient()
        self.db = connect.tieba
        self.post = None
        self.user = None
        
    def write_post(self, post):
        # 处理post信息
        if not self.post:
            self.post = self.db.post
        self.post.insert_one(post)
    
    def read_user_info(self):
        if not self.user:
            self.user = self.db.user
        rows = self.user.find()
        # 读取user信息并处理
        # ...

这样写确实实现了懒加载，但每一个操作都需要判断当前是否联系到了对应的集合中。这样就会出现大量的重复代码。

为了解决这个问题，我们可以使用装饰器实现一个懒加载机制：

import pymongo

class lazy:
    def __init__(self, func):
        self.func = func

    def __get__(self, instance, cls):
        if instance is None:
            return self
        else:
            value = self.func(instance)
            setattr(instance, self.func.__name__, value)
            return value

class MongoUtil:
    def __init__(self):
        connect = pymongo.MongoClient()
        self.db = connect.tieba

    @lazy
    def post(self):
        return self.db.post
    
    @lazy
    def user(self):
        return self.db.user
    
    def write_post(self, post):
        # 处理post信息
        self.post.insert_one(post)
    
    def read_user_info(self):
        rows = self.user.find()
        # 读取user信息并处理
        # ...

我们实现了一个装饰器类lazy来装饰两个类属性post和user。当self.post第一次被调用时，它会正常连接结合，当第二次或以上访问self.post时，就会直接使用第一次返回的对象，不会再次连接MongoDB的集合。self.user同理。

我们来测试一下，如下图所示。

可以看到，第二次调用self.post时，并没有打印出第一次访问self.post，因为第二次会直接使用之前的缓存。

最后，特别说明：本文使用MongoDB举例只是为了说明基于装饰器的类属性懒加载的代码写法。而实际上，pymongo已经自动实现了懒加载机制，当我们直接db.tieba.post时，它并不会真的去连接MongoDB，只有当我们要增删改查集合里面的数据时，pymongo才会创建连接。