網(wǎng)絡(luò)上介紹 Python 閉包的文章已經(jīng)很多了，本文將通過解決一個需求問題來了解閉包。

這個需求是這樣的，我們需要一直記錄自己的學(xué)習時間，以分鐘為單位。就好比我學(xué)習了 2 分鐘，就返回 2 ，然后隔了一陣子，我學(xué)習了 10 分鐘，那么就返回 12 ，像這樣把學(xué)習時間一直累加下去。

面對這個需求，我們一般都會創(chuàng)建一個全局變量來記錄時間，然后用一個方法來新增每次的學(xué)習時間，通常都會寫成下面這個形式：

time = 0
def insert_time(min):
    time = time + min
    return  time
print(insert_time(2))
print(insert_time(10))

認真想一下，會不會有什么問題呢？

其實，這個在 Python 里面是會報錯的。會報如下錯誤：

UnboundLocalError: local variable 'time' referenced before assignment

那是因為，在 Python 中，如果一個函數(shù)使用了和全局變量相同的名字且改變了該變量的值，那么該變量就會變成局部變量，那么就會造成在函數(shù)中我們沒有進行定義就引用了，所以會報該錯誤。

如果確實要引用全局變量，并在函數(shù)中對它進行修改，該怎么做呢？

我們可以使用 global 關(guān)鍵字,具體修改如下：

time = 0
def insert_time(min):
    global  time
    time = time + min
    return  time
print(insert_time(2))
print(insert_time(10))

輸出結(jié)果如下：

2
12

可是啊，這里使用了全局變量，我們在開發(fā)中能盡量避免使用全局變量的就盡量避免使用。因為不同模塊，不同函數(shù)都可以自由的訪問全局變量，可能會造成全局變量的不可預(yù)知性。比如程序員甲修改了全局變量 time 的值，然后程序員乙同時也對 time 進行了修改，如果其中有錯誤，這種錯誤是很難發(fā)現(xiàn)和更正的。

全局變量降低了函數(shù)或模塊之間的通用性，不同的函數(shù)或模塊都要依賴于全局變量。同樣，全局變量降低了代碼的可讀性，閱讀者可能并不知道調(diào)用的某個變量是全局變量。

那有沒有更好的方法呢？

這時候我們使用閉包來解決一下，先直接看代碼：

time = 0
def study_time(time):
    def insert_time(min):
        nonlocal  time
        time = time + min
        return time
    return insert_time
f = study_time(time)
print(f(2))
print(time)
print(f(10))
print(time)

輸出結(jié)果如下:

2
0
12
0

這里最直接的表現(xiàn)就是全局變量 time 至此至終都沒有修改過,這里還是用了 nonlocal 關(guān)鍵字,表示在函數(shù)或其他作用域中使用外層(非全局)變量。那么上面那段代碼具體的運行流程是怎樣的。我們可以看下下圖：

這種內(nèi)部函數(shù)的局部作用域中可以訪問外部函數(shù)局部作用域中變量的行為，我們稱為： 閉包。更加直接的表達方式就是，當某個函數(shù)被當成對象返回時，夾帶了外部變量，就形成了一個閉包。k

閉包避免了使用全局變量，此外，閉包允許將函數(shù)與其所操作的某些數(shù)據(jù)（環(huán)境）關(guān)連起來。而且使用閉包，可以使代碼變得更加的優(yōu)雅。而且下一篇講到的裝飾器，也是基于閉包實現(xiàn)的。

到這里，就會有一個問題了，你說它是閉包就是閉包了？有沒有什么辦法來驗證一下這個函數(shù)就是閉包呢？

有的，所有函數(shù)都有一個 __closure__ 屬性，如果函數(shù)是閉包的話，那么它返回的是一個由 cell 組成的元組對象。cell 對象的 cell_contents 屬性就是存儲在閉包中的變量。

我們打印出來體驗一下：

time = 0
def study_time(time):
    def insert_time(min):
        nonlocal  time
        time = time + min
        return time
    return insert_time
f = study_time(time)
print(f.__closure__)
print(f(2))
print(time)
print(f.__closure__[0].cell_contents)
print(f(10))
print(time)
print(f.__closure__[0].cell_contents)

打印的結(jié)果為：

(<cell at 0x0000000000410C48: int object at 0x000000001D6AB420>,)
2
0
2
12
0
12

從打印結(jié)果可見，傳進來的值一直存儲在閉包的 cell_contents 中,因此，這也就是閉包的最大特點，可以將父函數(shù)的變量與其內(nèi)部定義的函數(shù)綁定。就算生成閉包的父函數(shù)已經(jīng)釋放了，閉包仍然存在。

閉包的過程其實好比類（父函數(shù)）生成實例（閉包），不同的是父函數(shù)只在調(diào)用時執(zhí)行，執(zhí)行完畢后其環(huán)境就會釋放，而類則在文件執(zhí)行時創(chuàng)建，一般程序執(zhí)行完畢后作用域才釋放，因此對一些需要重用的功能且不足以定義為類的行為，使用閉包會比使用類占用更少的資源，且更輕巧靈活。