Python中的閉包

前幾天又有人留言，關于其中一個閉包和re.sub的使用不太清楚。我在武林網搜索了下，發現沒有寫過閉包相關的東西，所以決定總結一下，完善Python的內容。

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:

上面提到了兩個關鍵的地方： 自由變量 和 函數, 這兩個關鍵稍后再說。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，當然還有函數內部對應的邏輯，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。當然還得有個前提，這個包裹是被創建出來的。

舉個例子：

def func(name): def inner_func(age):  print 'name:', name, 'age:', age return inner_funcbb = func('the5fire')bb(26) # >>> name: the5fire age: 26

這里面調用func的時候就產生了一個閉包――inner_func,并且該閉包持有自由變量――name，因此這也意味著，當函數func的生命周期結束之后，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，閉包并不是Python中特有的概念，所有把函數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現。

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相似，相似點在于他們都提供了對數據的封裝。不同的是閉包本身就是個方法。和類一樣，我們在編程時經常會把通用的東西抽象成類，(當然，還有對現實世界――業務的建模)，以復用通用的功能。閉包也是一樣，當我們需要函數粒度的抽象時，閉包就是一個很好的選擇。

在這點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行的接口。因此在程序中我們經常需要這樣的一個函數對象――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func上加上@decorator_func, 就相當于decorator_func(func):

def decorator_func(func): def wrapper(*args, **kwargs):  return func(*args, **kwargs) return wrapper@decorator_funcdef 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，并且能夠接受外部傳過來的參數，接受過來的參數在原封不動的傳給func，并返回執行結果。

這是個簡單的例子，稍微復雜點可以有多個閉包，比如經常使用的那個LRUCache的裝飾器，裝飾器上可以接受參數@lru_cache(expire=500)這樣。實現起來就是兩個閉包的嵌套:

def lru_cache(expire=5): # 默認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()

不太懂閉包的同學一定得能夠理解上述代碼，這是我們之前面試經常會問到的面試題。

第二個場景 ，就是基于閉包的一個特性――“惰性求值”。這個應用比較常見的是在數據庫訪問的時候，比如說：

# 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 # 這時才執行數據庫訪問

上面這個不太恰當的例子展示了通過閉包完成惰性求值的功能，但是上面query返回的結果并不是函數，而是具有函數功能的類。有興趣的可以去看看Django的queryset的實現，原理類似。

第三種場景 ， 需要對某個函數的參數提前賦值的情況，當然在Python中已經有了很好的解決訪問 functools.parial,但是用閉包也能實現。

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, agesay(name="the5fire")# 當然用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的例子，不過也算是實踐了閉包的應用。

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

4. 參考資料

維基百科-閉包

http://stackoverflow.com/questions/4020419/closures-in-python

http://www.shutupandship.com/2012/01/python-closures-explained.html

http://stackoverflow.com/questions/141642/what-limitations-have-closures-in-python-compared-to-language-x-closures

http://mrevelle.blogspot.com/2006/10/closure-on-closures.html