如何在Python中使用__slots__屬性

這篇文章給大家介紹如何在Python中使用__slots__屬性，內容非常詳細，感興趣的小伙伴們可以參考借鑒，希望對大家能有所幫助。

python是動態語言，它允許程序在執行過程中動態綁定屬性或者方法（使用MethodTpye）。

某個實例在執行過程中綁定的屬性跟方法，僅在該實例中有效，其他同類實例是沒有的。

可以通過給class綁定屬性/方法，來給所有實例綁定屬性/方法：

Student.name = ''
Student.set_score = set_score

而如果使用__slots__，它僅允許動態綁定()里面有的屬性

例如，下面這樣會報錯

class Student():
__slots__ = ('name', 'age')

S1 = Student()
S1.name = 'Jack' # ok!
S1.score = 123 # error!

但是我覺得很奇怪，僅有這一個作用嗎？于是我再查了其他資料，發現這個函數可以很可觀地節約內存，下面來一起看看詳細的介紹吧。

__slots__允許我們聲明并限定類成員，并拒絕類創建__dict__和__weakref__屬性以節約內存空間。

Python是動態語言，對于普通的類，可以為類實例賦值任何屬性，這些屬性會存儲在__dict__中：

>>> class Student(object):
... pass
... 
>>> Abey = Student()
>>> Abey.name = 'Abey'
>>> Abey.__dict__
{'name': 'Abey'}

這樣的特性帶來兩個問題：

• 數據通過字典(Hash)存儲所占用的空間較大

• 如何禁止隨意生成類屬性

當然，__slots__就能解決這兩個問題。通過__slots__屬性限定類屬性的創建：

>>> class Student(object):
... __slots__ = ('name', 'age')
... 
>>> Abey = Student()
>>> Abey.name = 'Abey'
>>> Abey.gender = 'Female'
Traceback (most recent call last):
 File "<input>", line 1, in <module>
AttributeError: 'Student' object has no attribute 'gender'
>>> Abey.__dict__
Traceback (most recent call last):
 File "<input>", line 1, in <module>
AttributeError: 'Student' object has no attribute '__dict__'

可以看到，在定義了__slots__變量后，Student類實例已經不能隨意創建不在__slots__定義內的屬性gender，同時實例中也不再有__dict__結構。

用法

繼承樹

__slots__在繼承中有兩種表現：

• 子類未聲明__slots__時，不繼承父類的__slots__，即此時子類實例可以隨意賦值屬性

• 子類聲明__slots__時，繼承父類的__slots__，即此時子類的__slots__為其自身+父類的__slots__

以下面的父類為例：

>>> class Student(object):
... __slots__ = ('name', 'age')
...

創建一個子類不聲明__slots__，該類實例可以創建父類__slots__限定之外的屬性gender：

>>> class SubStudent(Student):
... pass
... 
>>> Bob = SubStudent()
>>> Bob.gender = 'Male'
>>> Bob.__dict__
{'gender': 'Male'}

而創建一個聲明__slots__的子類，該類屬性則只能創建父類__slots__+自身__slots__限定的屬性：

>>> class SubStudent2(Student):
... __slots__ = 'gender'
... 
>>> Cathy = SubStudent2()
>>> Cathy.gender = 'Female'
>>> Cathy.name = 'Cathy'
>>> Cathy.teacher = 'Mrs. Wang'
Traceback (most recent call last):
 File "<input>", line 1, in <module>
AttributeError: 'SubStudent2' object has no attribute 'teacher'

注意：子類的__slots__本身已經繼承自父類，無需重復聲明父類已聲明的屬性。例如上例，重復聲明會多占用內存空間：

>>> class SubStudent3(Student):
... __slots__ = ('name', 'age', 'gender')
... 
>>> from sys import getsizeof
>>> getsizeof(Student()), getsizeof(SubStudent2()), getsizeof(SubStudent3())
(56, 64, 80)

性能對比

我們為什么要使用__slots__呢？

更快速地賦值屬性

參考Stack Overflow回答中給出的數據：

import timeit

class Foo(object): __slots__ = 'foo',

class Bar(object): pass

slotted = Foo()
not_slotted = Bar()

def get_set_delete_fn(obj):
 def get_set_delete():
 obj.foo = 'foo'
 obj.foo
 del obj.foo
 return get_set_delete

得到測試結果為：

>>> min(timeit.repeat(get_set_delete_fn(slotted)))
0.2846834529991611
>>> min(timeit.repeat(get_set_delete_fn(not_slotted)))
0.3664822799983085

可以看到，在相同的環境(Ubuntu)下，slots為Python3.5帶來了接近30%的賦值速度提升:

節約內存空間

>>> 0.3664822799983085 / 0.2846834529991611
1.2873325658284342

關于如何在Python中使用__slots__屬性就分享到這里了，希望以上內容可以對大家有一定的幫助，可以學到更多知識。如果覺得文章不錯，可以把它分享出去讓更多的人看到。