Python slots 详解

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2018-2-20

Python老鸟都应该看过那篇非常有吸引力的 Saving 9 GB of RAM with Python’s slots 文章，作者使用了slots让内存占用从25.5GB降到了16.2GB。在当时来说，这相当于用一个非常简单的方式就降低了30%的内存使用，着实惊人。作者并没有提到他的业务特点和代码，那我们就基于《fluent python》中的例子来验证下是不是有这么厉害：

from __future__ import print_function
import resource


class A(object):
    def __init__(self):
        self.a = 'string'
        self.b = 10
        self.c = True


class B(object):
    __slots__ = ['a', 'b', 'c']
    def __init__(self):
        self.a = 'string'
        self.b = 10
        self.c = True


def test(cls):
    mem_init = resource.getrusage(resource.RUSAGE_SELF).ru_maxrss
    l = []
    for i in range(500000):
        l.append(cls())
    mem_final = resource.getrusage(resource.RUSAGE_SELF).ru_maxrss
    del l
    print('Class: {}:\n'.format(getattr(cls, '__name__')))
    print('Initial RAM usage: {:14,}'.format(mem_init))
    print('  Final RAM usage: {:14,}'.format(mem_final))
    print('-' * 20)


if __name__ == '__main__':
    import sys
    test(globals()[sys.argv[1].upper()])

我们分别跑一下这2个类：

> python mem_test.py a
Class: A:

Initial RAM usage:      4,890,624
  Final RAM usage:    200,454,144
--------------------

> python mem_test.py b
Class: B:

Initial RAM usage:      4,919,296
  Final RAM usage:     60,235,776

2种方法初始内存略有差别，但是由于这个差别和总内存量相比太小而忽略不计，结论就是：

使用slots可以让内存使用减少3.5倍！！# 通过 (200 – 4) / ((60 – 4) * 1.0) 计算得来

那么用slot就是非非常那个有必要吗？事实上500000个实例这种机会非常少见，用不用完全根据业务来决定，并不要以偏概全。因为（敲黑板了哈）使用slots也是有副作用的：

1. 每个继承的子类都要重新定义一遍__slots__
2. 实例只能包含哪些在__slots__定义的属性，这对写程序的灵活性有影响，比如你由于某个原因新网给instance设置一个新的属性，比如instance.a = 1, 但是由于a不在__slots__里面就直接报错了，你得不断地去修改__slots__或者用其他方法迂回的解决
3. 实例不能有弱引用（weakref）目标，否则要记得把__weakref__放进__slots__

第三点有点难理解，我写个例子看看吧：

In [2]: %pycat ref_example.py 
from weakref import ref

class A(object):
    __slots__ = ['b']
    def __init__(self):
        self.b = 1


class B(object):
    __slots__ = ['b', '__weakref__']
    def __init__(self):
        self.b = 1

In [3]: from ref_example import *

In [4]: a = A()

In [5]: r = ref(a)
---------------------------------------------------------------------------
TypeError                                 Traceback (most recent call last)
<ipython-input-6-75a6d689c8b3> in <module>()
----> 1 r = ref(a)

TypeError: cannot create weak reference to 'A' object

In [6]: b = B()

In [7]: r = ref(b)

In [8]: r
Out[8]: <weakref at 0x109199578; to 'B' at 0x10919f890>

所以实例不超过万级别的类，slots是不太值得使用的。

PS:《fluent python》比我狠，说的是小于百万级别实例不值得使用。

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