python __slots__ 详解(上篇)
转自:http://blog.csdn.net/sxingming/article/details/52892640
python中的new-style class要求继承Python中的一个内建类型,一般继承object,也可以继承list或者dict等其他的内建类型。
在python新式类中,可以定义一个变量__slots__,它的作用是阻止在实例化类时为实例分配dict,
默认情况下每个类都会有一个dict,通过__dict__访问,这个dict维护了这个实例的所有属性,举例如下:
- class base(object):
- var=9 #类变量
- def __init__(self):
- pass
- b=base()
- print b.__dict__
- b.x=2 #添加实例变量
- print b.__dict__
运行结果:
{ }
{'x': 2}
可见:实例的dict只保持实例的变量,对于类的属性是不保存的,类的属性包括变量和函数。
由于每次实例化一个类都要分配一个新的dict,因此存在空间的浪费,因此有了__slots__。
__slots__是一个元组,包括了当前能访问到的属性。
当定义了slots后,slots中定义的变量变成了类的描述符,相当于java,c++中的成员变量声明,
类的实例只能拥有slots中定义的变量,不能再增加新的变量。注意:定义了slots后,就不再有dict。如下:
- class base(object):
- __slots__=('x')
- var=8
- def __init__(self):
- pass
- b=base()
- b.x=88 #添加实例变量
- print b.x
- #b.y=99 #无法添加slots之外的变量 (AttributeError: 'base' object has no attribute 'y')
- #print b.__dict__ #定义了__slots__后,就不再有__dict__ (AttributeError: 'base' object has no attribute '__dict__')
运行结果:
88
如果类变量与slots中的变量同名,则该变量被设置为readonly!!!如下:
- class base(object):
- __slots__=('y')
- y=22 # y是类变量,y与__slots__中的变量同名
- var=11
- def __init__(self):
- pass
- b=base()
- print b.y
- print base.y
- #b.y=66 #AttributeError: 'base' object attribute 'y' is read-only
运行结果:
22
22
Python是一门动态语言,可以在运行过程中,修改实例的属性和增删方法。一般,任何类的实例包含一个字典__dict__,
Python通过这个字典可以将任意属性绑定到实例上。有时候我们只想使用固定的属性,而不想任意绑定属性,
这时候我们可以定义一个属性名称集合,只有在这个集合里的名称才可以绑定。__slots__就是完成这个功能的。
- class test_slots(object):
- __slots__='x','y'
- def printHello(self):
- print 'hello!'
- class test(object):
- def printHello(self):
- print 'hello'
- print dir(test_slots) #可以看到test_slots类结构里面包含__slots__,x,y
- print dir(test)#test类结构里包含__dict__
- print '**************************************'
- ts=test_slots()
- t=test()
- print dir(ts) #可以看到ts实例结构里面包含__slots__,x,y,不能任意绑定属性
- print dir(t) #t实例结构里包含__dict__,可以任意绑定属性
- print '***************************************'
- ts.x=11 #只能绑定__slots__名称集合里的属性
- t.x=12 #可以任意绑定属性
- print ts.x,t.x
- ts.y=22 #只能绑定__slots__名称集合里的属性
- t.y=23 #可以任意绑定属性
- print ts.y,t.y
- #ts.z=33 #无法绑定__slots__集合之外的属性(AttributeError: 'test_slots' object has no attribute 'z')
- t.z=34 #可以任意绑定属性
- print t.z
运行结果:
['__class__', '__delattr__', '__doc__', '__format__', '__getattribute__', '__hash__', '__init__', '__module__', '__new__', '__reduce__', '__reduce_ex__', '__repr__', '__setattr__', '__sizeof__', '__slots__', '__str__', '__subclasshook__', 'printHello', 'x', 'y']
['__class__', '__delattr__', '__dict__', '__doc__', '__format__', '__getattribute__', '__hash__', '__init__', '__module__', '__new__', '__reduce__', '__reduce_ex__', '__repr__', '__setattr__', '__sizeof__', '__str__', '__subclasshook__', '__weakref__', 'printHello']
**************************************
['__class__', '__delattr__', '__doc__', '__format__', '__getattribute__', '__hash__', '__init__', '__module__', '__new__', '__reduce__', '__reduce_ex__', '__repr__', '__setattr__', '__sizeof__', '__slots__', '__str__', '__subclasshook__', 'printHello', 'x', 'y']
['__class__', '__delattr__', '__dict__', '__doc__', '__format__', '__getattribute__', '__hash__', '__init__', '__module__', '__new__', '__reduce__', '__reduce_ex__', '__repr__', '__setattr__', '__sizeof__', '__str__', '__subclasshook__', '__weakref__', 'printHello']
***************************************
11 12
22 23
34
正如上面所说的,默认情况下,Python的新式类和经典类的实例都有一个dict来存储实例的属性。这在一般情况下还不错,而且非常灵活,
乃至在程序中可以随意设置新的属性。但是,对一些在”编译”前就知道有几个固定属性的小class来说,这个dict就有点浪费内存了。
当需要创建大量实例的时候,这个问题变得尤为突出。一种解决方法是在新式类中定义一个__slots__属性。
__slots__声明中包含若干实例变量,并为每个实例预留恰好足够的空间来保存每个变量;这样Python就不会再使用dict,从而节省空间。
【使用memory_profiler模块,memory_profiler模块是在逐行的基础上,测量代码的内存使用率。尽管如此,它可能使得你的代码运行的更慢。使用装饰器@profile来标记哪个函数被跟踪。】
下面,我们看一个例子:
- from memory_profiler import profile
- class A(object): #没有定义__slots__属性
- def __init__(self,x):
- self.x=x
- @profile
- def main():
- f=[A(523825) for i in range(100000)]
- if __name__=='__main__':
- main()
运行结果,如下图:
第2列表示该行执行后Python解释器的内存使用情况,第3列表示该行代码执行前后的内存变化。
在没有定义__slots__属性的情况下,该代码共使用了20.8MiB内存。
从结果可以看出,内存使用是以MiB为单位衡量的,表示的mebibyte(1MiB = 1.05MB)
- from memory_profiler import profile
- class A(object):#定义了__slots__属性
- __slots__=('x')
- def __init__(self,x):
- self.x=x
- @profile
- def main():
- f=[A(523825) for i in range(100000)]
- if __name__=='__main__':
- main()
运行结果,如下图:
可以看到,在定义了__slots__属性的情况下,该代码共使用了6.1MiB内存,比上面的20.8MiB节省了很多内存!
综上所述,在确定了类的属性固定的情况下,可以使用__slots__来优化内存。
提醒:不要贸然进行这个优化,把它用在所有地方。这种做法不利于代码维护,而且只有生成数以千计的实例的时候才会有明显效果。
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