golang 闭包

Go语言中闭包是引用了自由变量的函数，被引用的自由变量和函数一同存在，即使已经离开了自由变量的环境也不会被释放或者删除，在闭包中可以继续使用这个自由变量，因此，简单的说：

闭包 = 函数 + 引用环境 

 一个函数类型就像结构体一样，可以被实例化，函数本身不存储任何信息，只有与引用环境结合后形成的闭包才具有“记忆性”，函数是编译期静态的概念，而闭包是运行期动态的概念。

函数在Golang中是“一等公民”，因此关于函数的特性必须要掌握好，闭包可以看成函数的高阶应用，是Golang高级开发的必备技能。

匿名函数

“一等公民”意味着函数可以像普通的类型（整型、字符串等）一样进行赋值、作为函数的参数传递、作为函数的返回值等。Golang的函数只能返回匿名函数！

var f = func(int) {}

func main() {
    f = func(i int) {
        fmt.Println(i)
    }
    f(2)
    f = func(i int) {
        fmt.Println(i * i * i)
    }
    f(2)
}
/*
输出:
2
8
*/
 

上述代码中，f可以被任何输入一个整型，无返回值的函数给赋值，这类似于C++中的函数指针。因此f可以看成是一个函数类型的变量。这样，可以动态的改变f的功能。匿名函数可以动态的创建，与之成对比的常规函数必须在包中编译前就定义完毕。匿名函数可以随时改变功能。

闭包

闭包是匿名函数与匿名函数所引用环境的组合。匿名函数有动态创建的特性，该特性使得匿名函数不用通过参数传递的方式，就可以直接引用外部的变量。这就类似于常规函数直接使用全局变量一样，个人理解为：匿名函数和它引用的变量以及环境，类似常规函数引用全局变量处于一个包的环境。

func main() {
    n := 0
    f := func() int {
        n += 1
        return n
    }
    fmt.Println(f())  // 别忘记括号，不加括号相当于地址
    fmt.Println(f())
}
/*
输出：
1
2
*/

在上述代码中，

n := 0
f := func() int {
    n += 1
    return n
}

就是一个闭包，类比于常规函数+全局变量+包。f不仅仅是存储了一个函数的返回值，它同时存储了一个闭包的状态。

闭包作为函数返回值

匿名函数作为返回值，不如理解理解为闭包作为函数的返回值，如下代码：

func Increase() func() int {
    n := 0
    return func() int {
        n++
        return n
    }
}

func main() {
    in := Increase()
    fmt.Println(in())
    fmt.Println(in())
}
/*
输出：
1
2
*/
 

闭包被返回赋予一个同类型的变量时，同时赋值的是整个闭包的状态，该状态会一直存在外部被赋值的变量in中，直到in被销毁，整个闭包也被销毁。

Golang并发中的闭包

Go语言的并发时，一定要处理好循环中的闭包引用的外部变量。如下代码：

func main() {
    runtime.GOMAXPROCS(runtime.NumCPU())

    var wg sync.WaitGroup
    for i := 0; i < 5; i++ {
        wg.Add(1)
        go func() {
            fmt.Println(i)
            wg.Done()
        }()
    }
    wg.Wait()
}
输出结果：
5
5
5
5
5
 

这种现象的原因在于闭包共享外部的变量i，注意到，每次调用go就会启动一个goroutine，这需要一定时间；但是，启动的goroutine与循环变量递增不是在同一个goroutine，可以把i认为处于主goroutine中。启动一个goroutine的速度远小于循环执行的速度，所以即使是第一个goroutine刚起启动时，外层的循环也执行到了最后一步了。由于所有的goroutine共享i，而且这个i会在最后一个使用它的goroutine结束后被销毁，所以最后的输出结果都是最后一步的i==5。 

我们可以使用循环的延时在验证上述说法：

func main() {
    runtime.GOMAXPROCS(runtime.NumCPU())

    var wg sync.WaitGroup
    for i := 0; i < 5; i++ {
        wg.Add(1)
        go func() {
            fmt.Println(i)
            wg.Done()
        }()
        time.Sleep(1 * time.Second)   // 设置时间延时1秒
    }
    wg.Wait()
}
/*
输出结果：
0
1
2
3
4
*/
 

每一步循环至少间隔一秒，而这一秒的时间足够启动一个goroutine了，因此这样可以输出正确的结果。

在实际的工程中，不可能进行延时，这样就没有并发的优势，一般采取下面两种方法：

1. 共享的环境变量作为函数参数传递:

func main() {
    runtime.GOMAXPROCS(runtime.NumCPU())

    var wg sync.WaitGroup
    for i := 0; i < 5; i++ {
        wg.Add(1)
        go func(i int) {
            fmt.Println(i)
            wg.Done()
        }(i)
    }
    wg.Wait()
}
/*
输出:
4
0
3
1
2
*/
 

输出结果不一定按照顺序，这取决于每个goroutine的实际情况，但是最后的结果是不变的。可以理解为，函数参数的传递是瞬时的，而且是在一个goroutine执行之前就完成，所以此时执行的闭包存储了当前i的状态。

2.使用同名的变量保留当前的状态

func main() {
    runtime.GOMAXPROCS(runtime.NumCPU())

    var wg sync.WaitGroup
    for i := 0; i < 5; i++ {
        wg.Add(1)
        i := i       // 注意这里的同名变量覆盖
        go func() {
            fmt.Println(i)
            wg.Done()
        }()
    }
    wg.Wait()
}
/*
输出结果：
4
2
0
3
1
结果顺序原因同1
*/
 

同名的变量i作为内部的局部变量，覆盖了原来循环中的i，此时闭包中的变量不在是共享外循环的i，而是都有各自的内部同名变量i，赋值过程发生于循环goroutine，因此保证了独立。