一.閉包的定義：
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在一個(gè)函數(shù)的內(nèi)部，再定義一個(gè)函數(shù)(內(nèi)部函數(shù))。這個(gè)內(nèi)部函數(shù)引用了外部函數(shù)的變量，并且外部函數(shù)返回這個(gè)內(nèi)部函數(shù)， 我們把這個(gè)使用外部函數(shù)變量的內(nèi)部函數(shù)稱(chēng)為 閉包 。
簡(jiǎn)而言之， 閉包就是能夠讀取外部函數(shù)內(nèi)的變量的函數(shù)。
例如：
形成閉包的兩個(gè)條件:
二.閉包的用途
① 可以讀取函數(shù)內(nèi)部的變量
② 將一些變量的值始終保存到內(nèi)存中
1.讀取函數(shù)內(nèi)部的變量
在一般情況下，在函數(shù)外部我們是不能訪問(wèn)到函數(shù)內(nèi)部的變量的。但是， 有時(shí)想要在函數(shù)外部能夠訪問(wèn)到函數(shù)內(nèi)部的變量，那么就可以使用閉包。
例如:
上面的代碼可以看出，print(a)會(huì)拋異常NameError: name 'a' is not defined。在函數(shù)f1的外面無(wú)法訪問(wèn)它的變量的。
在函數(shù)f1里面定義一個(gè)閉包函數(shù)就可以訪問(wèn)到了
例如：
2.將一些變量的值始終保存到內(nèi)存中
運(yùn)行結(jié)果:
通過(guò)上面的輸出結(jié)果可以看出閉包保存了外部函數(shù)內(nèi)的變量n1的值1，每次執(zhí)行閉包都是在n1 = 1 基礎(chǔ)上進(jìn)行計(jì)算的。
三.閉包的缺點(diǎn)
1. 由于閉包會(huì)使得函數(shù)中的變量都被保存在內(nèi)存中，會(huì)增加 內(nèi)存消耗 ，所以不能濫用閉包，否則會(huì)造成程序的性能問(wèn)題，可能導(dǎo)致內(nèi)存泄露
2. 閉包無(wú)法改變外部函數(shù)局部變量指向的內(nèi)存地址
3. 返回閉包時(shí)，返回函數(shù)不要引用任何循環(huán)變量，或者后續(xù)會(huì)發(fā)生變化的變量
四.判斷一個(gè)函數(shù)是否是閉包
判斷一個(gè)函數(shù)是不是閉包，可以查看它的 closure 屬性。如果該函數(shù)是閉包，查看該屬性將會(huì)返回一個(gè)cell對(duì)象組成的tuple。如果我們分別對(duì)每個(gè)cell對(duì)象查看其cell_contents屬性，返回的內(nèi)容就是閉包引用的自由變量的值。
運(yùn)行結(jié)果:
閉包的__closure__方法，可以展示出閉包儲(chǔ)存了外部函數(shù)的兩個(gè)變量，cell的內(nèi)存地址是什么，在cell里面儲(chǔ)存的對(duì)象類(lèi)型是int，這個(gè)int儲(chǔ)存的內(nèi)存地址是什么。
閉包的__closure__方法，可以查看每個(gè)cell對(duì)象的內(nèi)容
運(yùn)行結(jié)果:
cell_contents解釋了局部變量在脫離函數(shù)后仍然可以在函數(shù)之外被訪問(wèn)的原因，因?yàn)樽兞勘淮鎯?chǔ)在cell_contents中了。
在函數(shù)中可以定義另一個(gè)函數(shù)時(shí)，如果內(nèi)部的函數(shù)引用了外部的函數(shù)的變量，則可能產(chǎn)生閉包。
閉包可以用來(lái)在一個(gè)函數(shù)與一組私有變量之間創(chuàng)建關(guān)聯(lián)關(guān)系。
在給定函數(shù)被多次調(diào)用的過(guò)程中，這些私有變量能夠保持其持久性。
形成閉包的三個(gè)條件
必須有一個(gè)內(nèi)嵌函數(shù)—這對(duì)應(yīng)函數(shù)之間的嵌套;
內(nèi)嵌函數(shù)必須引用一個(gè)定義在閉合范圍內(nèi)的變量—內(nèi)部函數(shù)引用外部變量;
外部函數(shù)必須返回內(nèi)嵌函數(shù)—必須返回內(nèi)部函數(shù)。
換句話來(lái)說(shuō)：閉包的概念很簡(jiǎn)單，一個(gè)可以引用在函數(shù)閉合范圍內(nèi)變量的函數(shù)，即內(nèi)部函數(shù)，只有那個(gè)內(nèi)部函數(shù)才有所謂的__closure__屬性。
閉包的原理
形成閉包之后，閉包函數(shù)會(huì)獲得一個(gè)非空的_Closure_屬性，這個(gè)屬性是一個(gè)元組。
組里面的對(duì)象為cell對(duì)象，而訪問(wèn)cell對(duì)象的cell_contents屬性則可以得到閉包變量的當(dāng)前值。
而隨著閉包的繼續(xù)調(diào)用，變量會(huì)進(jìn)行再次更新。由此可見(jiàn)，一般形成閉包之后，Python確定會(huì)將_closure_和閉包函數(shù)綁定作為儲(chǔ)存閉包變量的場(chǎng)所。
閉包的好處是什么?
其實(shí)，閉包并不是必須的。
沒(méi)有閉包的話，Python的功能不會(huì)受到任何影響;但有了閉包之后，可以提供一種額外的解決方案。
1. 閉包的概念
首先還得從基本概念說(shuō)起，什么是閉包呢？來(lái)看下維基上的解釋:
復(fù)制代碼代碼如下:
在計(jì)算機(jī)科學(xué)中，閉包（Closure）是詞法閉包（Lexical Closure）的簡(jiǎn)稱(chēng)，是引用了自由變量的函數(shù)。這個(gè)被引用的自由變量將和這個(gè)函數(shù)一同存在，即使已經(jīng)離開(kāi)了創(chuàng)造它的環(huán)境也不例外。所以，有另一種說(shuō)法認(rèn)為閉包是由函數(shù)和與其相關(guān)的引用環(huán)境組合而成的實(shí)體。閉包在運(yùn)行時(shí)可以有多個(gè)實(shí)例，不同的引用環(huán)境和相同的函數(shù)組合可以產(chǎn)生不同的實(shí)例。
....
上面提到了兩個(gè)關(guān)鍵的地方： 自由變量 和 函數(shù), 這兩個(gè)關(guān)鍵稍后再說(shuō)。還是得在贅述下“閉包”的意思，望文知意，可以形象的把它理解為一個(gè)封閉的包裹，這個(gè)包裹就是一個(gè)函數(shù)，當(dāng)然還有函數(shù)內(nèi)部對(duì)應(yīng)的邏輯，包裹里面的東西就是自由變量，自由變量可以在隨著包裹到處游蕩。當(dāng)然還得有個(gè)前提，這個(gè)包裹是被創(chuàng)建出來(lái)的。
在通過(guò)Python的語(yǔ)言介紹一下，一個(gè)閉包就是你調(diào)用了一個(gè)函數(shù)A，這個(gè)函數(shù)A返回了一個(gè)函數(shù)B給你。這個(gè)返回的函數(shù)B就叫做閉包。你在調(diào)用函數(shù)A的時(shí)候傳遞的參數(shù)就是自由變量。
舉個(gè)例子：
復(fù)制代碼代碼如下:
def func(name):
def inner_func(age):
print 'name:', name, 'age:', age
return inner_func
bb = func('the5fire')
bb(26) # name: the5fire age: 26
這里面調(diào)用func的時(shí)候就產(chǎn)生了一個(gè)閉包——inner_func,并且該閉包持有自由變量——name，因此這也意味著，當(dāng)函數(shù)func的生命周期結(jié)束之后，name這個(gè)變量依然存在，因?yàn)樗婚]包引用了，所以不會(huì)被回收。
另外再說(shuō)一點(diǎn)，閉包并不是Python中特有的概念，所有把函數(shù)做為一等公民的語(yǔ)言均有閉包的概念。不過(guò)像Java這樣以class為一等公民的語(yǔ)言中也可以使用閉包，只是它得用類(lèi)或接口來(lái)實(shí)現(xiàn)。
更多概念上的東西可以參考最后的參考鏈接。
2. 為什么使用閉包
基于上面的介紹，不知道讀者有沒(méi)有感覺(jué)這個(gè)東西和類(lèi)有點(diǎn)相似，相似點(diǎn)在于他們都提供了對(duì)數(shù)據(jù)的封裝。不同的是閉包本身就是個(gè)方法。和類(lèi)一樣，我們?cè)诰幊虝r(shí)經(jīng)常會(huì)把通用的東西抽象成類(lèi)，（當(dāng)然，還有對(duì)現(xiàn)實(shí)世界——業(yè)務(wù)的建模），以復(fù)用通用的功能。閉包也是一樣，當(dāng)我們需要函數(shù)粒度的抽象時(shí)，閉包就是一個(gè)很好的選擇。
在這點(diǎn)上閉包可以被理解為一個(gè)只讀的對(duì)象，你可以給他傳遞一個(gè)屬性，但它只能提供給你一個(gè)執(zhí)行的接口。因此在程序中我們經(jīng)常需要這樣的一個(gè)函數(shù)對(duì)象——閉包，來(lái)幫我們完成一個(gè)通用的功能，比如后面會(huì)提到的——裝飾器。
3. 使用閉包
第一種場(chǎng)景 ，在python中很重要也很常見(jiàn)的一個(gè)使用場(chǎng)景就是裝飾器，Python為裝飾器提供了一個(gè)很友好的“語(yǔ)法糖”——@，讓我們可以很方便的使用裝飾器，裝飾的原理不做過(guò)多闡述，簡(jiǎn)言之你在一個(gè)函數(shù)func上加上@decorator_func, 就相當(dāng)于decorator_func(func):
復(fù)制代碼代碼如下:
def decorator_func(func):
def wrapper(*args, **kwargs):
return func(*args, **kwargs)
return wrapper
@decorator_func
def func(name):
print 'my name is', name
# 等價(jià)于
decorator_func(func)
在裝飾器的這個(gè)例子中，閉包（wrapper）持有了外部的func這個(gè)參數(shù)，并且能夠接受外部傳過(guò)來(lái)的參數(shù)，接受過(guò)來(lái)的參數(shù)在原封不動(dòng)的傳給func，并返回執(zhí)行結(jié)果。
這是個(gè)簡(jiǎn)單的例子，稍微復(fù)雜點(diǎn)可以有多個(gè)閉包，比如經(jīng)常使用的那個(gè)LRUCache的裝飾器，裝飾器上可以接受參數(shù)@lru_cache(expire=500)這樣。實(shí)現(xiàn)起來(lái)就是兩個(gè)閉包的嵌套:
復(fù)制代碼代碼如下:
def lru_cache(expire=5):
# 默認(rèn)5s超時(shí)
def func_wrapper(func):
def inner(*args, **kwargs):
# cache 處理 bala bala bala
return func(*args, **kwargs)
return inner
return func_wrapper
@lru_cache(expire=10*60)
def get(request, pk)
# 省略具體代碼
return response()
不太懂閉包的同學(xué)一定得能夠理解上述代碼，這是我們之前面試經(jīng)常會(huì)問(wèn)到的面試題。
第二個(gè)場(chǎng)景 ，就是基于閉包的一個(gè)特性——“惰性求值”。這個(gè)應(yīng)用比較常見(jiàn)的是在數(shù)據(jù)庫(kù)訪問(wèn)的時(shí)候，比如說(shuō)：
復(fù)制代碼代碼如下:
# 偽代碼示意
class QuerySet(object):
def __init__(self, sql):
self.sql = sql
self.db = Mysql.connect().corsor() # 偽代碼
def __call__(self):
return db.execute(self.sql)
def query(sql):
return QuerySet(sql)
result = query("select name from user_app")
if time now:
print result # 這時(shí)才執(zhí)行數(shù)據(jù)庫(kù)訪問(wèn)
上面這個(gè)不太恰當(dāng)?shù)睦诱故玖送ㄟ^(guò)閉包完成惰性求值的功能，但是上面query返回的結(jié)果并不是函數(shù)，而是具有函數(shù)功能的類(lèi)。有興趣的可以去看看Django的queryset的實(shí)現(xiàn)，原理類(lèi)似。
第三種場(chǎng)景 ， 需要對(duì)某個(gè)函數(shù)的參數(shù)提前賦值的情況，當(dāng)然在Python中已經(jīng)有了很好的解決訪問(wèn) functools.parial,但是用閉包也能實(shí)現(xiàn)。
復(fù)制代碼代碼如下:
def partial(**outer_kwargs):
def wrapper(func):
def inner(*args, **kwargs):
for k, v in outer_kwargs.items():
kwargs[k] = v
return func(*args, **kwargs)
return inner
return wrapper
@partial(age=15)
def say(name=None, age=None):
print name, age
say(name="the5fire")
# 當(dāng)然用functools比這個(gè)簡(jiǎn)單多了
# 只需要： functools.partial(say, age=15)(name='the5fire')
看起來(lái)這又是一個(gè)牽強(qiáng)的例子，不過(guò)也算是實(shí)踐了閉包的應(yīng)用。
重慶分公司
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