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Golang 闭包学习

news 来源：原创 2025/4/25 8:14:04

引言

在平常的 Go 语言开发中，常常需要将一段函数逻辑封装起来，异步执行、作为回调传递，甚至保持某些运行时状态。此时，闭包成为一种非常自然的编程手段。它允许我们在函数内部“记住”外部作用域中的变量，从而实现变量状态与行为绑定的能力，是函数式编程思想在 Go 中的重要体现。

这里来介绍一点闭包的场景与相关内容

闭包的定义

闭包（Closure） 是一个 函数值，它"捕获"了其外部作用域中的变量，即使这个变量在函数定义时就已经离开了原来的作用域，仍然可以被访问和使用。

换句话说：

闭包 = 函数 + 外部变量的引用环境
闭包就是一个"记住了外部变量"的函数，它在自己作用域外面也能继续用这些变量。

闭包的使用案例与理解

闭包的示例

func main() {a := 10add := func(x int) int {return a + x  // 闭包：引用了外部变量 a}fmt.Println(add(5)) // 输出 15
}

返回闭包的函数

func adder() func(int) int {sum := 0return func(x int) int {sum += x  // 闭包引用了外部变量 sumreturn sum}
}func main() {f := adder()fmt.Println(f(1)) // 1fmt.Println(f(2)) // 3fmt.Println(f(3)) // 6
}

这里返回的函数是一个闭包，它记住了变量 sum 的状态，即使 adder() 函数已经返回，sum 仍然存在。

变量捕获机制

这里将介绍 Go 语法作用域的一个陷阱。

场景是：你被要求首先创建一些目录，再将目录删除。

下面是我们实际使用的案例

var rmdirs []func()
for _, d := range tempDirs() {os.MkdirAll(dir, 0755) rmdirs = append(rmdirs, func() {os.RemoveAll(dir)})
}
for _, rmdir := range rmdirs {rmdir()
}

其实上面的语句对于删除目录的操作是有问题的，问题的原因在于循环变量的作用域。在上面的程序中，for 循环语句引入了新的词法块，循环变量 dir 在这个词法块中被声明。在该循环中生成的所有函数值都共享相同的循环变量。需要注意，函数值中记录的是循环变量的内存地址，而不是循环变量某一时刻的值。
以 dir 为例，后续的迭代会不断更新dir的值，当删除操作执行时，for 循环已完成，dir 中存储的值等于最后一次迭代的值。这意味着，每次对 os.RemoveAll 的调用删除的都是相同的目录。

通常，为了解决这个问题，我们会引入一个与循环变量同名的局部变量，作为循环变量的副本。比如在循环中新增一个局部变量赋值，一般是很有用的

正确的代码如下：

var rmdirs []func()
for _, d := range tempDirs() {dir := dos.MkdirAll(dir, 0755) rmdirs = append(rmdirs, func() {os.RemoveAll(dir)})
}
for _, rmdir := range rmdirs {rmdir()
}

闭包与协程结合

下面结合这样一个问题去想想改怎么实现，假设我们要处理一组任务，每个任务有自己的参数，比如一个任务 ID 或文件名，我们希望：

同时并发执行（goroutine）
每个任务携带自己的数据
任务逻辑是可配置的（函数式传入）
执行完后汇总处理结果

那么用闭包实现的代码就可以是这样的

package mainimport ("fmt""sync""time"
)
type Task func() string // 定义了一个任务类型，每个任务返回一串字符串func main() {// 模拟任务的输入数据：每个 id 代表一个任务。你可以理解为模拟一批任务 ID，例如用户 ID、订单号等。taskInputs := []int{101, 102, 103, 104} // 创建一个 WaitGroup，用于等待所有 goroutine 执行完成。var wg sync.WaitGroup//创建一个缓冲通道 results，用于收集每个任务的输出结果。缓冲区大小设为任务数量，避免阻塞。results := make(chan string, len(taskInputs)) // 收集结果for _, id := range taskInputs {// 创建一个闭包（返回值是 Task 类型），闭包捕获了当前 id，绑定了任务执行逻辑task := createTask(id)// 预登记一个新的 goroutine，要等它结束wg.Add(1)/*** 启动一个 goroutine，并把 task（闭包函数）作为参数传入* goroutine 内部：* 调用 t() 执行任务* 把结果 result 发送到 results 通道* defer wg.Done() 表示任务完成**/go func(t Task) {defer wg.Done()result := t()results <- result}(task) // 在匿名函数定义完的同时立即调用它（这叫 立即执行函数 / IIFE）}// 等待所有执行完成wg.Wait()close(results)// 汇总结果fmt.Println("All task results:")for r := range results {fmt.Println(" -", r)}
}// 创建任务闭包，捕获参数 id
func createTask(id int) Task {return func() string {time.Sleep(time.Duration(id%3+1) * 300 * time.Millisecond) // 模拟任务耗时return fmt.Sprintf("Task %d done at %v", id, time.Now().Format("15:04:05.000"))}
}

假设不使用闭包的话，对于 for _, id := range taskInputs {…} 这段代码需要这样写

for _, id := range taskInputs {task := createTask(id)wg.Add(1)go runTask(task, results, &wg)
}func runTask(task Task, results chan<- string, wg *sync.WaitGroup) {defer wg.Done()result := task()results <- result
}

当然这样写也有它自己的好处

没有闭包
逻辑分离清晰
所有变量传参，避免变量共享

缺点也是显而易见的

参数多了麻烦，每次都要写 task, results, &wg，可读性变差
不够灵活，不能随时在 goroutine 里“包”任意变量
不适合快速临时逻辑，适合结构清晰的项目封装，但不适合快速写 demo 或内联任务

不过这里并不是一味的推荐都使用闭包来做开发，还是视场景而定，跟随团队开发风格为主，如果闭包会带来不必要的麻烦的话，建议还是使用不闭包的写法会更好一点。

其他风险

内存逃逸

使用闭包开发的同时，闭包非常容易引起内存逃逸，因为闭包常常会捕获外部变量，而这些变量需要在闭包作用域之外继续存活，就会从栈逃逸到堆

什么是逃逸？

Go 编译器会将变量优先分配在栈上（更快），但如果变量在函数返回后仍然要使用，就必须分配在堆上 —— 这就叫内存逃逸。

当你创建一个闭包，并捕获了外部变量，这个变量就必须继续活着 —— 哪怕定义它的函数已经返回了，所以它不能在栈上，而要“逃逸”到堆上。

什么样的场景会容易出现内存逃逸呢？

闭包作为函数返回值：如 return func() {…}
闭包在 goroutine 中使用外部变量：捕获的变量生命周期超出函数
闭包长期保存在结构体、全局变量中：保持状态，变量不能销毁
for 循环中错误引用外部变量：所有协程共享变量地址，且逃逸

实际场景

func getAdder() func(int) int {sum := 0return func(x int) int {sum += xreturn sum}
}

问题出在这个 sum 变量：

本来是 getAdder 函数的局部变量
但因为被闭包捕获了，并在函数返回后继续使用
所以必须逃逸到堆上

另一个角度看：

闭包变量的逃逸，在这种需要持久状态的函数中，能解决吗？

答案是无法“完全避免逃逸”，因为你本质上就是在保存状态，这个状态必须存活在栈之外，所以它必须分配到堆上。

但是我们可以做的事情是：

理解为什么逃逸是必要的，不是 bug
如果你对性能极度敏感，可以通过其他方式封装状态，让你有更清晰的生命周期管理
避免不必要的逃逸，而不是逃避闭包逃逸本身

替代方案

用结构体封装状态

type Adder struct {sum int
}func (a *Adder) Add(x int) int {a.sum += xreturn a.sum
}

总结

闭包与普通函数对比

对比项	普通函数	闭包
是否有名字	✅ 有名字（具名函数）	✅ 可以是匿名或具名
是否捕获外部变量	❌ 不会捕获	✅ 会捕获外部变量并“记住”它们
执行上下文	在调用时获取参数	在定义时就绑定了外部变量环境
是否引起逃逸	❌ 一般不会	✅ 捕获变量时容易引起逃逸
是否适合封装状态	❌ 不适合	✅ 闭包可用于保存运行时状态
常见使用场景	通用逻辑封装、方法实现	异步任务、回调函数、延迟执行、变量记忆
示例写法	func add(x, y int) int	func() int { return x + y }