1. 闭包初探
在Python中，函数是一等公民，因此可以像其他对象一样进行传递、赋值等操作。其中，闭包（Closure）是一种比较特殊的函数，它可以捕获自由变量的值，将函数与其所在作用域中的变量绑定在一起，形成一个闭合的函数。函数处理的不仅仅是函数体内的局部变量，还包括外部环境中定义的变量。简单来说，闭包是一种由函数及其引用环境组合而成的实体（即函数加上它所处的环境），可以理解为函数的内部函数。
1.1 闭包的构成
闭包由两部分组成：
函数（即内部函数，或者称为嵌套函数）
与内部函数相关的引用环境（Closure）
那么，什么是引用环境呢？它实际上是一个保存了外部变量名到对象之间映射关系的字典。字典的键是变量名，而对应的键值是变量所对应的对象。这个字典会在每次内部函数执行时被传递给内部函数。因为内部函数可以访问该字典，所以它就可以使用该字典中的值。
我们可以通过一个示例代码来展示闭包的构成：
def outer_func(x):
def inner_func(y):
return x * y
return inner_func
f = outer_func(10)
print(f(5)) # 50
这个软件包含两个函数：outer_func和inner_func。外部函数outer_func返回内部函数inner_func的引用，即f。因此，f是一个闭包，可以访问由x构成的引用环境。在代码中，我们用f(5)调用内部函数，它会返回10*5=50。
1.2 闭包的特点
闭包在技术上不会产生新的功能，但在实际使用中，它有以下几种特点：
在外部作用域中定义了一个变量，闭包可以根据需要改变这个变量，而在外部作用域中，这个变量的值不会改变。
闭包可以访问外部函数的变量，并持久化这些变量。
下面的示例代码描述了这两个特点：
def outer_func():
count = 0
def inner_func():
nonlocal count
count += 1
return count
return inner_func
f1 = outer_func()
f2 = outer_func()
print(f1()) # 1
print(f1()) # 2
print(f2()) # 1
print(f2()) # 2
在这个例子中，我们首先定义了外部函数outer_func，它初始化计数器为0。内部函数inner_func会读取和更新这个计数器，然后返回计数器的值。再之后，我们定义了两个闭包f1和f2，它们分别引用内部函数inner_func，因此它们各自具有一个独立的计数器。最后，我们依次调用f1和f2，它们的计数器都能够独立地更新和返回。
2. 装饰器初步
Python中的装饰器（Decorator）是一种与闭包密切相关的概念。它实际上是一种用于修改其他函数的函数，它的本质就是一个闭包。一个装饰器本质上是一个可调用对象，它接受一个函数并返回另一个函数。这个过程中，装饰器可以添加、修改或者删除原函数的功能，而本身并不会修改原函数的定义。
2.1 装饰器的语法
装饰器在Python中的语法非常简洁，只需要在函数前面添加一个“@装饰器函数名”的注解，即可将装饰器应用到原函数上。下面的代码演示了如何使用装饰器：
def decorator_func(func):
def wrapper():
print("Before calling the function.")
func()
print("After calling the function.")
return wrapper
@decorator_func
def original_func():
print("The original function is called.")
original_func()
在这个例子中，我们首先定义了一个装饰器函数decorator_func，它接受一个函数作为参数，并返回一个包装了原函数的新函数。在原函数定义前面，我们使用@decorator_func的形式将装饰器应用到了原函数上。这意味着当我们调用original_func时，实际上会执行由装饰器返回的包装函数wrapper。由于在包装函数中，我们在调用原函数之前和之后分别打印了一些额外的信息，因此最终输出的内容会包含这些额外的信息。
2.2 多个装饰器的应用
装饰器还可以组合使用，形成多个装饰器的链式结构。这种链式的结构实际上是多个装饰器产生的闭包中函数调用的结果。在多个装饰器的链式结构中，每个装饰器都是在原函数的基础上进行修改，最终形成多个嵌套的函数调用。这个过程中，每个装饰器都可以改变原函数的状态，让原函数获得更多的功能。
下面的代码演示了如何使用多个装饰器：
def decorator1(func):
def wrapper(*args, **kwargs):
print("Decorator1 is called.")
return func(*args, **kwargs)
return wrapper
def decorator2(func):
def wrapper(*args, **kwargs):
print("Decorator2 is called.")
return func(*args, **kwargs)
return wrapper
@decorator1
@decorator2
def original_func(a, b):
print("The original function is called with argument a={} and b={}.".format(a, b))
original_func(1, 2)
在这个例子中，我们定义了两个装饰器函数decorator1和decorator2。这两个装饰器的功能都是在原函数调用前后打印一些额外的信息。在原函数定义前面，我们使用@decorator1、@decorator2的形式将两个装饰器依次应用到原函数上。因此，最终调用original_func时，实际上会先调用decorator1返回的装饰函数，再调用decorator2返回的装饰函数，最终执行原函数。在执行过程中，原函数的参数会依次传递给这两个装饰器函数。