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Python __slots__ 简介

当一个类需要创建大量实例时,可以通过__slots__声明实例所需要的属性,本文介绍__slots__相关内容。

简介 {#简介}

Python 中一切皆为对象,类也是如此,类中的变量具有强大的动态灵活性,这依赖于变量实现了类似字典管理的机制。但当我们需要限制实例的属性时该如何实现?

限制变量范围 {#限制变量范围}

为了达到限制的目的,Python允许在定义class的时候,定义一个特殊的__slots__变量,来限制该class实例能添加的属性:

由于'score'没有被放到__slots__中,所以不能绑定score属性,试图绑定score将得到AttributeError的错误。

提升成员访问性能 {#提升成员访问性能}

__slots__ 变量设置了类访问成员的活动范围,舍弃了原始Python类的灵活性,但是收益是类成员访问效率的提升。

python文档中这样介绍它

3.3.2.4. *slots*
slots 允许我们显式地声明数据成员(例如特征属性)并禁止创建 dictweakref (除非是在 slots 中显式地声明或是在父类中可用。)
相比使用 dict 此方式可以显著地节省空间。 属性查找速度也可得到显著的提升。

python的动态性一部分源自于__dict__,属性都保存在__dict__的一个字典中,我们可以随时向这个字典添加新内容,这是MonkeyPatch 的能力。
而当我们显示的声明了__slots__,python将不会给这个类创建__dict____weakref__

注: __weakref__是软引用,类似于指针,不会增加引用计数器

继承问题 {#继承问题}

但是__slots__遇到继承时,就会出现很多问题。准确的说,__slots__不会被继承。当我们用一个不带有__slots__的子类,继承带有__slots__的父类时。子类还是会生成__dict____weakref__

为解决__slots__无法继承的问题可以采用 metaclass 的能力。

  • 这个Metaclass 在被单继承时执行了如下逻辑:
graph TD
	A{父类是否有__slots__}
	B{子类是否有__slots__}
	C[跳过]
	D[跳过]
	E[设置__slots__为空]
	A -- 否 -->C
	A -- 是 --> B
	B -- 否 --> D
	B -- 是 --> E
  • 继承结果

| | 父类有 __slot__ | 父类无 __slot__ | |----------------|--------------------------------------|----------------------------| | 子类有 __slot__ | 子类的的实际范围为父子__slots__的并集 | 子类的的实际范围为子类本身的__slots__ | | 子类无 __slot__ | 子类__slots__= () ,无法创建新成员,完全遵循父类的规则 | 子类没有设置 __slots__ |

  • 可以看到当父类有__slots__而子类没有时(也就是我们期望继承时),子类被约束在父类的规则之下,无法创建新成员,其他情况不受影响,也就达到了我们需要继承父类__slots__的目的

约束范围 {#约束范围}

需要注意一点,__slots__类对实例属性的约束,而类对象无法通过该属性,约束自己。即为类对象添加新属性,仍然是被允许的。

参考资料 {#参考资料}



文章链接:
https://www.zywvvd.com/notes/coding/python/python-slots/python-slots/

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