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Python中的閉包總結(jié)

更新時間：2014年09月18日 12:18:32 作者：the5fire

這篇文章主要介紹了Python中的閉包總結(jié),本文講解了閉包的概念、為什么使用閉包、使用閉包實(shí)例等內(nèi)容,需要的朋友可以參考下

前幾天又有人在我的這篇文章 python項目練習(xí)一：即時標(biāo)記下留言，關(guān)于其中一個閉包和re.sub的使用不太清楚。我在自己的博客上搜索了下，發(fā)現(xiàn)沒有寫過閉包相關(guān)的東西，所以決定總結(jié)一下，完善博客上Python的內(nèi)容。

1. 閉包的概念

首先還得從基本概念說起，什么是閉包呢？來看下維基上的解釋:

復(fù)制代碼代碼如下:

在計算機(jī)科學(xué)中，閉包（Closure）是詞法閉包（Lexical Closure）的簡稱，是引用了自由變量的函數(shù)。這個被引用的自由變量將和這個函數(shù)一同存在，即使已經(jīng)離開了創(chuàng)造它的環(huán)境也不例外。所以，有另一種說法認(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)行時可以有多個實(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。

....

上面提到了兩個關(guān)鍵的地方：自由變量和函數(shù), 這兩個關(guān)鍵稍后再說。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封閉的包裹，這個包裹就是一個函數(shù)，當(dāng)然還有函數(shù)內(nèi)部對應(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)然還得有個前提，這個包裹是被創(chuàng)建出來的。

在通過Python的語言介紹一下，一個閉包就是你調(diào)用了一個函數(shù)A，這個函數(shù)A返回了一個函數(shù)B給你。這個返回的函數(shù)B就叫做閉包。你在調(diào)用函數(shù)A的時候傳遞的參數(shù)就是自由變量。

舉個例子：

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的時候就產(chǎn)生了一個閉包——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這個變量依然存在，因為它被閉包引用了，所以不會被回收。

另外再說一點(diǎn)，閉包并不是Python中特有的概念，所有把函數(shù)做為一等公民的語言均有閉包的概念。不過像Java這樣以class為一等公民的語言中也可以使用閉包，只是它得用類或接口來實(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，不知道讀者有沒有感覺這個東西和類有點(diǎn)相似，相似點(diǎn)在于他們都提供了對數(shù)據(jù)的封裝。不同的是閉包本身就是個方法。和類一樣，我們在編程時經(jīng)常會把通用的東西抽象成類，（當(dāng)然，還有對現(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，閉包就是一個很好的選擇。

在這點(diǎn)上閉包可以被理解為一個只讀的對象，你可以給他傳遞一個屬性，但它只能提供給你一個執(zhí)行的接口。因此在程序中我們經(jīng)常需要這樣的一個函數(shù)對象——閉包，來幫我們完成一個通用的功能，比如后面會提到的——裝飾器。

3. 使用閉包

第一種場景，在python中很重要也很常見的一個使用場景就是裝飾器，Python為裝飾器提供了一個很友好的“語法糖”——@，讓我們可以很方便的使用裝飾器，裝飾的原理不做過多闡述，簡言之你在一個函數(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

# 等價于
decorator_func(func)

在裝飾器的這個例子中，閉包（wrapper）持有了外部的func這個參數(shù)，并且能夠接受外部傳過來的參數(shù)，接受過來的參數(shù)在原封不動的傳給func，并返回執(zhí)行結(jié)果。

這是個簡單的例子，稍微復(fù)雜點(diǎn)可以有多個閉包，比如經(jīng)常使用的那個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)起來就是兩個閉包的嵌套:

復(fù)制代碼代碼如下:

def lru_cache(expire=5):
    # 默認(rèn)5s超時
    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)常會問到的面試題。
第二個場景，就是基于閉包的一個特性——“惰性求值”。這個應(yīng)用比較常見的是在數(shù)據(jù)庫訪問的時候，比如說：

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 # 這時才執(zhí)行數(shù)據(jù)庫訪問

上面這個不太恰當(dāng)?shù)睦诱故玖送ㄟ^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。有興趣的可以去看看Django的queryset的實(shí)現(xiàn)，原理類似。

第三種場景，需要對某個函數(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 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比這個簡單多了
# 只需要： functools.partial(say, age=15)(name='the5fire')

看起來這又是一個牽強(qiáng)的例子，不過也算是實(shí)踐了閉包的應(yīng)用。

最后總結(jié)下，閉包這東西理解起來還是很容易的，在Python中的應(yīng)用也很廣泛，這篇文章算是對閉包的一個總結(jié)，有任何疑問歡迎留言交流。

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