Python基础(十)——闭包、装饰器、设计模式与多线程编程

十一.高级用法

1.闭包

函数嵌套 的前提下,内部函数使用了外部函数的变量,并且外部函数返回了内部函数,把这个使用外部函数变量的内部函数称为闭包

解释:

外部函数的参数因为作用域的原因,只是一个临时变量,调用完函数对于外部而言变量就消失了,而内部函数的作用域则为外部函数定义的区域。因此,把原本的全局变量作为参数放入外部函数中,成为局部变量,而该局部变量只能被内部函数访问,从而实现变量的安全化。

适用于:依赖外部全局变量,但是不希望全局变量被访问而修改的情况。

缺点:

由于内部函数持续引用外部函数的值,导致这部分内存空间不被释放,一直占用内存。

python 复制代码
# 简单的闭包
def outer(num1):
    def inner(num2):
        print(num1+num2)

    return inner # 返回值为内部函数

f1 = outer(50) # f1接收的为一个函数
f1(20)
"""
返回值:
70
"""

# 使用nonlocal关键字修饰外部函数
def outer(num1):
    def inner(num2):
        nonlocal num1
        # 使用nonlocal关键字修饰外部函数的变量,才可以在内部函数中修改它
        num1 = 200
        print(num1+num2)

    return inner # 返回值为内部函数

f1 = outer(50) # f1接收的为一个函数
f1(20)
"""
返回值:
220
"""

# 闭包实现ATM机
def outer(all_money = 0):
    def inner(money, flag=True):
        nonlocal all_money
        if flag:
            all_money += money
            print(f"成功存款{money}元,账户余额为{all_money}元")

        else:
            all_money -= money
            print(f"成功取款{money}元,账户余额为{all_money}元")

    return inner

account = outer()
account(2000, True)
account(500, False)

"""
返回值:
成功存款2000元,账户余额为2000元
成功取款500元,账户余额为1500元
"""
2.装饰器

装饰器也是一种闭包,其功能是在不破坏目标函数原有代码和功能的前提下,为目标函数增加新功能。

  • 一般写法:(闭包写法)执行逻辑

定义闭包函数,函数内部包括:执行目标函数、添加新的功能

python 复制代码
import random
import time
def outer(func):
    def inner():
        print("我困死要睡觉了")  # 新的功能
        func()    # 执行目标函数
        print("我不得不起床了")  # 新的功能

    return inner

def sleep():  # 目标函数
    print("睡觉中......勿扰......")
    time.sleep(random.randint(1, 10))

fun = outer(sleep)
fun()
"""
返回:
我困死要睡觉了
睡觉中......勿扰......
我不得不起床了
"""
  • 语法糖写法

使用@外部函数,定义在目标函数之上。把sleep函数作为参数传入outer函数,返回inner函数执行了操作逻辑。

python 复制代码
import random
import time
def outer(func):
    def inner():
        print("我困死要睡觉了")
        func()
        print("我不得不起床了")

    return inner

# @外部函数,定义在目标函数之上
@outer
def sleep():
    print("睡觉中......勿扰......")
    time.sleep(random.randint(1, 10))

sleep()

"""
返回值:
我困死要睡觉了
睡觉中......勿扰......
我不得不起床了
"""
3.设计模式

是一种编程套路思想,面向对象也属于设计模式的一种。

设计模式有多种,可以深入学习。此处仅介绍基础常用的单例模式和工厂模式。

  • 单例模式

某些场景下,需要一个类无论获取多少次类对象,都仅仅提供一个具体的实例,用以节省类对象的开销和内存开销,比如某些工具类,仅需要一个实例,即可在各处使用。

【保证一个类只有一个实例,并提供一个访问它的全局访问点】

使用方式:

在一个文件中定义该类并获得类对象,在另一个文件中通过import导入类对象。

python 复制代码
# test.py

class tools:
	pass
	
my_tool = tools()

# main.py
from test import my_tool

t1 = my_tool
t2 = my_tool
t3 = my_tool

print(id(t1))
print(id(t2))
print(id(t3))
# t1、t2、t3是同一个对象,地址相同
"""
返回值:
2146066533584
2146066533584
2146066533584
"""
  • 工厂模式

当需要大量创建一个类的实例时,从原生的使用类的构造去创建对象的形式。

优点:

大批量创建对象时有统一的入口,易于维护;

当发生修改时,仅修改工厂类的创建方法即可;

python 复制代码
class Phone:
    pass

class HuaWei(Phone):
    pass

class XiaoMi(Phone):
    pass

class Honour(Phone):
    pass

class PhoneFactory:
    def get_phone(self, phone_type):
        if phone_type == '1':
            return HuaWei()
        elif phone_type == '2':
            return XiaoMi()
        else:
            return Honour()

pf = PhoneFactory()
phone1 = pf.get_phone('1')
phone2 = pf.get_phone('2')
phone = pf.get_phone('3')
4.进程与线程

**进程:**一个程序运行在系统上则称该程序为一个进程,分配ID方便系统管理。操作系统中可以运行多个进程,即多任务运行。

**线程:**归属于进程,是进程实际工作的最小单位,执行不同的工作。一个进程可以开启多个线程,即多线程运行。

**注意:**进程之间是内存隔离的,不同的进程拥有各自的内存空间。

线程之间是内存共享的,线程是属于进程的,一个进程内的多个线程之间共享进程拥有的内存。

**并行执行:**同时执行不同的工作,进程之间是并行执行的,线程之间也是。

5.多线程

使用threading模块实现。

  • 单线程
python 复制代码
import time

def sing():
    while True:
        print("唱歌")
        time.sleep(1)

def dance():
    while True:
        print("跳舞")
        time.sleep(1)

if __name__ == '__main__':
    sing()
    dance()

"""
输出:
唱歌
唱歌
唱歌
唱歌
唱歌
唱歌
唱歌
......
"""
  • 多线程
python 复制代码
import threading
import time

def sing():
    while True:
        print("唱歌")
        time.sleep(1)

def dance():
    while True:
        print("跳舞")
        time.sleep(1)
"""
thread = threading.Thread(group= , target= , name=, args= , kwargs=)
-group: 未来功能的预留参数
-target: 执行的目标任务名
-name: 线程名,一般不用设置
-args: 以元组形式给执行任务传参
-kwargs: 以字典形式给执行任务传参
"""
        
if __name__ == '__main__':
    # 创建唱歌跳舞的线程
    sing_thread = threading.Thread(target=sing)
    dance_thread = threading.Thread(target=dance)
    # 线程工作
    sing_thread.start()
    dance_thread.start()
"""
输出:
唱歌
跳舞
跳舞唱歌
唱歌跳舞
唱歌跳舞
唱歌跳舞
唱歌
跳舞
唱歌跳舞
唱歌跳舞
唱歌跳舞
............
"""   

import threading
import time

def sing(msg):
    while True:
        print(msg)
        time.sleep(1)

def dance(msg):
    while True:
        print(msg)
        time.sleep(1)

if __name__ == '__main__':
    # 创建唱歌跳舞的线程
    sing_thread = threading.Thread(target=sing, args=("唱歌啦......",))
    dance_thread = threading.Thread(target=dance, kwargs={"msg": "跳舞啦......"})
    # 线程工作
    sing_thread.start()
    dance_thread.start()
    
"""
输出:
唱歌啦......跳舞啦......
跳舞啦......唱歌啦......
唱歌啦......跳舞啦......
唱歌啦......跳舞啦......
跳舞啦......
唱歌啦......
唱歌啦......跳舞啦......
............
"""

记录学习过程的笔记,欢迎大家一起讨论,会持续更新

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