__slots__如何在Python項(xiàng)目中正確使用

本篇文章為大家展示了 __slots__如何在Python項(xiàng)目中正確使用，內(nèi)容簡明扼要并且容易理解，絕對能使你眼前一亮，通過這篇文章的詳細(xì)介紹希望你能有所收獲。

準(zhǔn)備

正常情況下，創(chuàng)建class的實(shí)例后，可以給該實(shí)例綁定任何屬性和方法，這就是動(dòng)態(tài)語言的靈活性。首先定義一個(gè)class

class A(object):
  pass

然后創(chuàng)建一個(gè)實(shí)例，并給實(shí)例添加屬性和方法。

a = A()
print a.__dict__   #{}
A.name = 'xiaoming' #動(dòng)態(tài)的給實(shí)例綁定屬性，其實(shí)例屬性會保存到實(shí)例的__dict__中
print a.__dict__   #{'name': 'xiaoming'}
f = lambda :100
a.fun = f      
print a.__dict__   #{'fun': <function <lambda> at>, 'name': 'xiaoming'}

此時(shí)的name屬性和fun()方法只有實(shí)例a能使用，類A的其他實(shí)例不能使用，如果想讓類A的所有實(shí)例都能使用，我們需要給類A綁定方法

print A.__dict__   #...
f = lambda :100
A.fun = f      
print A.__dict__   #... + 'fun': <function <lambda> at 0x0000000003582978>

此時(shí)，類A的所有實(shí)例就能使用方法fun()了。

​ 通常情況下，上面的fun()方法應(yīng)該定義在class中，但動(dòng)態(tài)綁定允許在程序運(yùn)行的過程中動(dòng)態(tài)的給class增加功能，這在靜態(tài)語言中很難實(shí)現(xiàn)，這也是動(dòng)態(tài)語言的優(yōu)點(diǎn)。

__slots__

​ 如果在一個(gè)類中定義了__slots__屬性，那么這個(gè)類的實(shí)例將不會擁有__dict__屬性，沒有__dict__的實(shí)例也就不能添加實(shí)例屬性了。簡單來說，__slots__的作用就是阻止類在實(shí)例化時(shí)為實(shí)例分配__dict__屬性，限制該實(shí)例能添加的屬性。

作用

​ 通常情況下實(shí)例使用__dict__來存儲自己的屬性，它允許實(shí)例動(dòng)態(tài)地添加或刪除屬性。然而，對一些在編譯期就已經(jīng)知道有什么變量的類或者不允許動(dòng)態(tài)添加變量的類來說，它們并不需要?jiǎng)討B(tài)地添加變量。如果想要限制實(shí)例屬性，不想讓它動(dòng)態(tài)添加屬性怎么辦？比如我們只允許對A的實(shí)例添加name和age屬性。

​ 為了達(dá)到上述目的，Python允許在定義class的時(shí)候，定義一個(gè)__slots__變量，來限制該class的實(shí)例能添加的屬性。

class A(object):
  __slots__ = ('age','name')
a = A()
a.name = 'xiaoming'
a.age = 10
a.id = 123456 #error  AttributeError: 'A' object has no attribute 'id'

由于id不在__slots__中，所以實(shí)例不能添加id屬性。任何試圖給實(shí)例添加一個(gè)其名不在__slots__中的屬性都將觸發(fā)AttributeError異常。

實(shí)現(xiàn)原理

__slots__中的變量是類屬性，類型為數(shù)據(jù)描述符。

#!/usr/bin/python
# -*- coding: utf-8 -*-
class Foo(object):
  __slots__ = ('age','name')
  def __init__(self,age = 0):
    self.age = age

s = Foo.__dict__['age']
print s          #<member 'age' of 'Foo' objects>
print type(s)       #<type 'member_descriptor'>
'''證明為數(shù)據(jù)描述符'''
print '__get__' in dir(s) #True
print '__set__' in dir(s) #True

__slots__中的變量雖然是類屬性，但是不同實(shí)例之間互不影響。因?yàn)槊枋龇椒ǖ囊粋€(gè)參數(shù)為實(shí)例，建立一個(gè)實(shí)例和值的映射還是很簡單的。如果不懂，建議看描述符 。

f1 = Foo(1)
f2 = Foo(2)
print f1.age,f2.age          #1,2
print Foo.__dict__['age'].__get__(f1) #1
print Foo.__dict__['age'].__get__(f2) #2

__slots__的好處

如果類沒有定義__slots__ ，該類的實(shí)例會有__dict__屬性，通過__dict__可修改，刪除，增加實(shí)例屬性。

如果類定義了__slots__，該類的實(shí)例不會有__dict__屬性。實(shí)例中的__dict__屬性是非常耗內(nèi)存的，當(dāng)創(chuàng)建上百萬個(gè)實(shí)例的時(shí)候，所有實(shí)例的__dict__會占用一塊很大的內(nèi)存。沒有了__dict__的實(shí)例也就不能動(dòng)態(tài)添加屬性，只需分配固定的空間來存儲已知的屬性。因此使用__slots__的類能節(jié)省一部分內(nèi)存開銷。

對于不需要?jiǎng)討B(tài)添加屬性的類來說，應(yīng)使用__slots__。

注意:不用過早的使用這個(gè)方法，它不利于代碼維護(hù)，當(dāng)實(shí)例很多（上千萬）時(shí)，這種優(yōu)化才有明顯的效果。在實(shí)際使用中，__slots__從未被當(dāng)作一種安全的特性來使用，它是對內(nèi)存和執(zhí)行速度的一種性能優(yōu)化。使用__slots__的類的實(shí)例不再使用字典來存儲實(shí)例屬性，而是使用基于數(shù)組的一種更加緊湊的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，所以當(dāng)實(shí)例很多時(shí)，使用__slots__可以顯著減少內(nèi)存占用和執(zhí)行時(shí)間。

class A(object):
  pass

class B(object):
  __slots__ = ('age','name')

a = A()
b = B()

沒有__slots__的類和實(shí)例

print a.__dict__ #{}
print A.__dict__ 
'''
{'__dict__': <attribute '__dict__' of 'A' objects>, '__module__': '__main__', '__weakref__': <attribute '__weakref__' of 'A' objects>, '__doc__': None}
'''

有__slots__的類和實(shí)例

print b.__dict__ #AttributeError: 'B' object has no attribute '__dict__'
print B.__dict__
'''
{'age': <member 'age' of 'B' objects>, '__module__': '__main__', '__doc__': None, '__slots__': ('age', 'name'), 'name': <member 'name' of 'B' objects>}
'''  

使用定義__slots__的類的注意事項(xiàng)

class Foo(object):
  __slots__ = ('age','name')

1.__slots__僅對當(dāng)前類起作用，對子類是不起作用的，除非在子類中也定義__slots__，這樣，子類允許定義的屬性就是自身的__slots__加上父類的__slots__。

class F1(Foo):
  pass

class F2(Foo):
  __slots__ = ()

f1,f2 = F1(),F2()
f1.a = 1
f2.a = 1    #AttributeError: 'F2' object has no attribute 'a'
f2.age = 1

2.如果實(shí)例未給__slots__中的變量賦值，該實(shí)例不能使用__slots__中的變量。

f = Foo()
print f.age  #AttributeError: age
f.age = 1
print f.age  #1

3.實(shí)例將不再擁有__dict__，但是類還是擁有__dict__屬性的，所以還是可以給類增加類屬性的；

f = Foo()
Foo.xx = 1
print f.xx   #1

4.定義了__slots__后，如果__slots__中的變量為類變量，該變量對于該類的實(shí)例來說是只讀的。如果想修改的話，可以通過類來修改。

class Foo(object):
  __slots__ = ('age','name')
  age = 10
  def __init__(self):
    self.name = 'xiaoming'
f = Foo()
print f.name     #'xiaoming'
print f.age     #10
f.name = 'xiaohong' 

#f.age = 12     #AttributeError: 'Foo' object attribute 'age' is read-only

Foo.age = 12     #正確
print f.name     #'xiaohong'
print f.age     #12


#del f.age      #AttributeError: 'Foo' object attribute 'age' is read-only


#del f.name 調(diào)用的是描述符方法__delete__,應(yīng)該是將描述符中存儲的實(shí)例與值的映射刪除了

del f.name      #實(shí)例屬性的刪除還是可以的,但是刪除的并不是類字典中的name屬性
print f.name     #AttributeError: name

del Foo.age     #通過類來刪除類屬性還是可以的,不過這樣會影響該類的所有實(shí)例
print f.age     #AttributeError: 'Foo' object has no attribute 'age' 

上述內(nèi)容就是 __slots__如何在Python項(xiàng)目中正確使用，你們學(xué)到知識或技能了嗎？如果還想學(xué)到更多技能或者豐富自己的知識儲備，歡迎關(guān)注億速云行業(yè)資訊頻道。