回調函數(callback)是什麼?

PS:最近學習中遇到如下回調函數代碼,不怎麼懂,所以上網查詢找到了個很好的答案,但還需要加深理解,所以記錄下來方便閱讀!


什麼是回調函數?

我們繞點遠路來回答這個問題。

編程分爲兩類:系統編程(system programming)和應用編程(application programming)。所謂系統編程,簡單來說,就是編寫;而應用編程就是利用寫好的各種庫來編寫具某種功用的程序,也就是應用。系統程序員會給自己寫的庫留下一些接口,即API(application programming interface,應用編程接口),以供應用程序員使用。所以在抽象層的圖示裏,庫位於應用的底下。

當程序跑起來時,一般情況下,應用程序(application program)會時常通過API調用庫裏所預先備好的函數。但是有些庫函數(library function)卻要求應用先傳給它一個函數,好在合適的時候調用,以完成目標任務。這個被傳入的、後又被調用的函數就稱爲回調函數(callback function)。

打個比方,有一家旅館提供叫醒服務,但是要求旅客自己決定叫醒的方法。可以是打客房電話,也可以是派服務員去敲門,睡得死怕耽誤事的,還可以要求往自己頭上澆盆水。這裏,“叫醒”這個行爲是旅館提供的,相當於庫函數,但是叫醒的方式是由旅客決定並告訴旅館的,也就是回調函數。而旅客告訴旅館怎麼叫醒自己的動作,也就是把回調函數傳入庫函數的動作,稱爲登記回調函數(to register a callback function)。如下圖所示(圖片來源:維基百科): 

可以看到,回調函數通常和應用處於同一抽象層(因爲傳入什麼樣的回調函數是在應用級別決定的)。而回調就成了一個高層調用底層,底層再過頭來調用高層的過程。(我認爲)這應該是回調最早的應用之處,也是其得名如此的原因。

回調機制的優勢

從上面的例子可以看出,回調機制提供了非常大的靈活性。請注意,從現在開始,我們把圖中的庫函數改稱爲中間函數了,這是因爲回調並不僅僅用在應用和庫之間。任何時候,只要想獲得類似於上面情況的靈活性,都可以利用回調。

這種靈活性是怎麼實現的呢?乍看起來,回調似乎只是函數間的調用,但仔細一琢磨,可以發現兩者之間的一個關鍵的不同:在回調中,我們利用某種方式,把回調函數像參數一樣傳入中間函數。可以這麼理解,在傳入一個回調函數之前,中間函數是不完整的。換句話說,程序可以在運行時,通過登記不同的回調函數,來決定、改變中間函數的行爲。這就比簡單的函數調用要靈活太多了。請看下面這段Python寫成的回調的簡單示例:

`even.py`


#回調函數1
#生成一個2k形式的偶數
def double(x):
    return x * 2
    
#回調函數2
#生成一個4k形式的偶數
def quadruple(x):
    return x * 4

`callback_demo.py`

from even import *

#中間函數
#接受一個生成偶數的函數作爲參數
#返回一個奇數
def getOddNumber(k, getEvenNumber):
    return 1 + getEvenNumber(k)
    
#起始函數,這裏是程序的主函數
def main():    
    k = 1
    #當需要生成一個2k+1形式的奇數時
    i = getOddNumber(k, double)
    print(i)
    #當需要一個4k+1形式的奇數時
    i = getOddNumber(k, quadruple)
    print(i)
    #當需要一個8k+1形式的奇數時
    i = getOddNumber(k, lambda x: x * 8)
    print(i)
    
if __name__ == "__main__":
    main()

運行`callback_demp.py`,輸出如下:

3
5
9

上面的代碼裏,給`getOddNumber`傳入不同的回調函數,它的表現也不同,這就是回調機制的優勢所在。值得一提的是,上面的第三個回調函數是一個匿名函數。

易被忽略的第三方

通過上面的論述可知,中間函數和回調函數是回調的兩個必要部分,不過人們往往忽略了回調裏的第三位要角,就是中間函數的調用者。絕大多數情況下,這個調用者可以和程序的主函數等同起來,但爲了表示區別,我這裏把它稱爲起始函數(如上面的代碼中註釋所示)。

之所以特意強調這個第三方,是因爲我在網上讀相關文章時得到一種印象,很多人把它簡單地理解爲兩個個體之間的來回調用。譬如,很多中文網頁在解釋“回調”(callback)時,都會提到這麼一句話:“If you call me, I will call you back.”我沒有查到這句英文的出處。我個人揣測,很多人把起始函數和回調函數看作爲一體,大概有兩個原因:第一,可能是“回調”這一名字的誤導;第二,給中間函數傳入什麼樣的回調函數,是在起始函數裏決定的。實際上,回調並不是“你我”兩方的互動,而是ABC的三方聯動。有了這個清楚的概念,在自己的代碼裏實現回調時纔不容易混淆出錯。

另外,回調實際上有兩種:阻塞式回調和延遲式回調。兩者的區別在於:阻塞式回調裏,回調函數的調用一定發生在起始函數返回之前;而延遲式回調裏,回調函數的調用有可能是在起始函數返回之後。這裏不打算對這兩個概率做更深入的討論,之所以把它們提出來,也是爲了說明強調起始函數的重要性。網上的很多文章,提到這兩個概念時,只是籠統地說阻塞式回調發生在主調函數返回之前,卻沒有明確這個主調函數到底是起始函數還是中間函數,不免讓人糊塗,所以這裏特意說明一下。另外還請注意,本文中所舉的示例均爲阻塞式回調。延遲式回調通常牽扯到多線程,我自己還沒有完全搞明白,所以這裏就不多說了。


原文作者:no.body
原文鏈接:https://www.zhihu.com/question/19801131/answer/27459821
原文來源:知乎
學習交流羣:747509472


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