Python閉包技巧是什么

這篇文章主要講解了“Python閉包技巧是什么”，文中的講解內容簡單清晰，易于學習與理解，下面請大家跟著小編的思路慢慢深入，一起來研究和學習“Python閉包技巧是什么”吧！

1.閉包：用函數代替類

有時我們會定義只有一個方法（除了__init__()之外）的類，而這種類可以通過使用閉包（closure）來替代。閉包是被外層函數包圍的內層函數，它能夠獲取外層函數范圍中的變量（即使外層函數已執行完畢）。因此閉包可以保存額外的變量環境，用于在函數調用時使用。考慮下面這個例子，這個類允許用戶通過某種模板方案來獲取URL。

from urllib.request import urlopen
class UrlTemplate:
     def __init__(self, template) -> None:
         self.template = template
     def open(self, **kwargs):
         return urlopen(self.template.format_map(kwargs))
    
 yahoo = UrlTemplate('http://finance.yahoo.com/d/quotes.csv?s={names}&f={fields}')
 for line in yahoo.open(names='IBM,AAPL,FB', fields = 'sllclv'):
     print(line.decode('utf-8'))

這個類可以用一個簡單的函數來替代：

def urltempalte(template):
    # 后面用對象再次調用函數的時候傳入kwargs
    def opener(**kwargs):
        return urlopen(template.format_map(kwargs))
    return opener

yahoo = urltempalte('http://finance.yahoo.com/d/quotes.csv?s={names}&f={fields}')
for line in yahoo(names='IBM,AAPL,FB', fields = 'sllclv'):
    print(line.decode('utf-8'))

在許多情況下，我們會使用只有單個方法的類的原因是需要保存額外的狀態給類方法使用。我們上面提到的UrlTemplate類的唯一目的就是將template的值保存在某處，然后在open()方法中使用它。而使用閉包來解決該問題會更加簡短和優雅，我們使用opener()函數記住參數template的值，然后再隨后的調用中使用該值。
所以大家在編寫代碼中需要附加額外的狀態給函數時，一定要考慮使用閉包。

2.訪問定義在閉包的內的變量

我們知道閉包內層可以用來存儲函數需要用到的變量環境。接下來，我們可以通過函數來擴展閉包，使得在閉包內層定義的變量可以被訪問和修改。
一般來說，閉包內層定義的變量對外界來說是完全隔離的，如果想要訪問和修改它們，需要編寫存取函數(accessor function, 即getter/setter方法),并將它們做為函數屬性附加到閉包上來提供對內層變量的訪問支持：

def sample():
    n = 0
    # 閉包函數
    def func():
        print("n =", n)
    
    # 存取函數(accessor function)，即getter/setter方法
    def get_n():
        return n

    def set_n(value):
        # 必須要加nolocal才能修改內層變量
        nonlocal n
        n = value

    # 做為函數屬性附加
    func.get_n = get_n
    func.set_n = set_n
    return func

該算法測試運行結果如下：

f = sample()
f() # n = 0
f.set_n(10)
f() # n = 10
print(f.get_n()) # 10

可以看到，get_n()和set_n()工作起來很像實例的方法。注意一定要將get_n()和set_n()做為函數屬性附加上去，否則在調用set_n()和get_n()就會報錯：'function' object has no attribute 'set_n'。
如果我們希望讓閉包完全模擬成類實例，我們需要架構內層函數拷貝到一個實例的字典中然后將它返回。

示例如下：

import sys
class ClosureInstance:
    def __init__(self, locals=None) -> None:
        if locals is None:
            locals = sys._getframe(1).f_locals 
            
        # Update instance dictionary with callables
        self.__dict__.update(
            (key, value) for key, value in locals.items() if callable(value)
        )

    # Redirect special methods
    def __len__(self):
        return self.__dict__['__len__']()
    
# Example use
def Stack():
    items = []

    def push(item):
        items.append(item)
    
    def pop():
        return items.pop()
    
    def __len__():
        return len(items)
    
    return ClosureInstance()

下面展示了對應的測試結果：

s = Stack()
print(s) # <__main__.ClosureInstance object at 0x101efc280>
s.push(10)
s.push(20)
s.push('Hello')
print(len(s)) # 3
print(s.pop()) # Hello
print(s.pop()) # 20
print(s.pop()) # 10

用閉包模型類的功能比傳統的類實現方法要快一些。比如我們用下面這個類做為測試對比。

class Stack2:
    def __init__(self) -> None:
        self.items = []
    
    def push(self, item):
        self.items.append(item)

    def pop(self):
        return self.items.pop()
    
    def __len__(self):
        return len(self.items)

下面是我們的測試結果：

from timeit import timeit
s = Stack()
print(timeit('s.push(1);s.pop()', 'from __main__ import s'))
# 0.98746542
s = Stack2()
print(timeit('s.push(1);s.pop()', 'from __main__ import s'))
# 1.07070521

可以看到采用閉包的版本要快大約8%。因為對于實例而言，測試話費的大部分時間都在對實例變量的訪問上，而閉包要更快一些，因為不用涉及額外的self變量。
不過這種奇技淫巧在代碼中還是要謹慎使用，因為相比一個真正的類，這種方法其實是相當怪異的。像繼承、屬性、描述符或者類方法這樣的特性在這種方法都是無法使用的。而且我們還需要一些花招才能讓特殊方法正常工作（比如我們上面ClosureInstance中對__len__()的實現）。不過，這仍然是一個非常有學術價值的例子，它告訴我們對閉包內部提供訪問機制能夠實現怎樣的功能。

感謝各位的閱讀，以上就是“Python閉包技巧是什么”的內容了，經過本文的學習后，相信大家對Python閉包技巧是什么這一問題有了更深刻的體會，具體使用情況還需要大家實踐驗證。這里是億速云，小編將為大家推送更多相關知識點的文章，歡迎關注！