python 特性slots槽详解

槽(slots)可以使用__slots_属性来为自定的类设置以一个静态属性列表,并在类的每个实例中跳过__dict__字典的创建过程,可以提高访问速度,节省内存消耗

由于Python是动态语言,任何实例在运行期都可以动态地添加属性。
如果要限制添加的属性,例如,Student类只允许添加 name、gender和score 这3个属性,就可以利用Python的一个特殊的__slots__来实现

class Student(object):
    __slots__ = ('name', 'gender', 'score')
    def __init__(self, name, gender, score):
        self.name = name
        self.gender = gender
        self.score = score

  创建实例,并向其中新增属性

>>> s = Student('Bob', 'male', 59)
>>> s.name = 'Tim' # OK
>>> s.score = 99 # OK
>>> s.grade = 'A'

  新增属性grade执行后,抛异常【AttributeError: 'student' object has no attribute 'gride'

 当一个Student类定义了__slots__ = ('name', 'age')Studen.name就是一个有__get____set__方法的member_descriptor
__slots__的目的是限制当前类所能拥有的属性,如果不需要添加任意动态的属性,使用__slots__也能节省内存。

__slots__两大特性

更快的属性访问速度

默认情况下,访问一个实例的属性是通过访问该实例的__dict__来实现的。如访问s.name就相当于访问s.__dict__['name']。为了便于理解,我粗略地将它拆分为四步:s.name  >> s.__dict__ >>. s.__dict__['name'] >>. 结果

__slots__的实现可以得知,定义了__slots__的类会为每个属性创建一个描述器。访问属性时就直接调用这个描述器。在这里我将它拆分为三步:b.x >>. member decriptor >>. 结果

我在上文提到,访问__dict__和描述器的速度是相近的,而通过__dict__访问属性多了s.__dict__['name']字典访值一步(一个哈希函数的消耗)。由此可以推断出,使用了__slots__的类的属性访问速度比没有使用的要快。下面用一个例子验证:

from timeit import repeat

class A(object): pass

class B(object): __slots__ = ('x')

def get_set_del_fn(obj):
    def get_set_del():
        obj.x = 1
        obj.x
        del obj.x
    return get_set_del

a = A()
b = B()
ta = min(repeat(get_set_del_fn(a)))
tb = min(repeat(get_set_del_fn(b)))
print("%.2f%%" % ((ta/tb - 1)*100))

  在本人电脑上测试速度有0-25%左右的提升。

减少内存消耗

python内置的字典本质是一个哈希表,它是一种用空间换时间的数据结构。为了解决冲突的问题,当字典使用量超过2/3时,Python会根据情况进行2-4倍的扩容。由此可预见,取消__dict__的使用可以大幅减少实例的空间消耗。

关于slots的继承问题

在一般情况下,使用slots的类需要直接继承object,如class Foo(object): __slots__ = ()

在继承自己创建的类时,我根据子类父类是否定义了__slots__,将它细分为三种情况:(暂未列出多父类的情况)

  1. 父类有,子类没有:子类的实例还是会自动创建__dict__来存储属性,不过父类__slots__已有的属性不受影响。
  2. 父类没有,子类有:虽然子类取消了__dict__,但继承父类后它会继续生成。同上面一样,__slots__已有的属性不受影响。
  3. 父类有,子类有:只有子类的__slots__有效,访问父类有子类没有的属性依然会报错

因此:为了正确使用__slots__,最好直接继承object。如有需要用到其他父类,则父类和子类都要定义slots,还要记得子类的slots会覆盖父类的slots。
除非所有父类的slots都为空,否则不要使用多继承。

在特殊情况下,可以在__slots__里添加__dict__来获取与普通实例同样的动态特性。
当一个类需要创建大量实例时,可以使用__slots__来减少内存消耗。如果对访问属性的速度有要求,也可以酌情使用。另外可以利用slots的特性来限制实例的属性。而用在普通类身上时,使用__slots__后会丧失动态添加属性和弱引用的功能,进而引起其他错误,所以在一般情况下不要使用它




posted @ 2019-05-23 06:16  我是谁,我在哪  阅读(1170)  评论(0编辑  收藏  举报