讓Python中類的屬性具有惰性求值的能力

NervosNetwork 發布于2019-07-30 17:29 / 1775人閱讀

摘要：更多描述可見文檔這種惰性求值的方法在很多模塊中都會使用，比如中的使用上與例子一致，如表單中的討論在大部分情況下，讓屬性具有惰性求值能力的全部意義就在于提升程序性能。當不需要這個屬性時就能避免進行無意義的計算，同時又能阻止該屬性重復進行計算。

起步

我們希望將一個只讀的屬性定義為 property 屬性方法，只有在訪問它時才進行計算，但是，又希望把計算出的值緩存起來，不要每次訪問它時都重新計算。

解決方案

定義一個惰性屬性最有效的方法就是利用描述符類來完成它，示例如下:

class lazyproperty:
    def __init__(self, fun):
        self.fun = fun

    def __get__(self, instance, owner):
        if instance is None:
            return self
        value = self.fun(instance)
        setattr(instance, self.fun.__name__, value)
        return value

要使用這個工具，可以像下面的方式來使用它：

class Circle:
    def __init__(self, radius):
        self.radius = radius


    @lazyproperty
    def area(self):
        print("Computing area")
        return 3.1415 * self.radius ** 2

c = Circle(5)
print(c.area)
print(c.area)

可以看出，這里的實例方法 area() 只會被調用一次。

為什么會這樣

如果類中定義了 __get__()、__set__() 、__delete__() 中的任何方法，那么這個就被成為描述符(descriptor)。

一般情況下（我是說一般情況下），訪問屬性的默認行為是從對象的字典中獲取，并沿著一個查找鏈的順序進行搜索，比如對于 a.x 有一個查找鏈，從 a.__dict__["x"] 然后是 type(a).__dict__["x"]，再繼續通過 type(a) 的基類開始。

而如果查找的值是一個描述符對象，則會覆蓋這個默認的搜索行為，優先采用描述符的行為，這個行為會因為如果調用而有些不同。這里就只說明例子中的情況。

如果描述符綁定的對象實例，a.x 則轉換為調用: type(a).__dict__["x"].__get__(a, type(a))。

當一個描述符之定義 __get__() 方法，則它的綁定關系比一般情況下要弱化很多。特別是，只有當被訪問的屬性不存在對象字典中時，__get__() 才會被調用。

更多描述可見文檔：https://docs.python.org/3/ref...

這種惰性求值的方法在很多模塊中都會使用，比如django中的 cached_property：

使用上與例子一致，如表單中的 changed_data :

討論

在大部分情況下，讓屬性具有惰性求值能力的全部意義就在于提升程序性能。當不需要這個屬性時就能避免進行無意義的計算，同時又能阻止該屬性重復進行計算。

本文的技巧中有一個潛在的缺點，就是計算出的值后就變成可變的（mutable）。

>>> c.area
78.53
>>> c.area = 3
>>> c.area
3

如果考慮可變性的問題，可以使用另一種實現方式,但執行效率會稍打折扣:

def lazyproperty(func):
    name = "_lazy_" + func.__name__
    @property
    def lazy(self):
        if hasattr(self, name):
            return getattr(self, name)
        value = func(self)
        setattr(self, name, value)
        return value

    return lazy

如果使用這種方式，就會發現 set 操作是不允許的，所有的 get 操作都必須經由屬性的 getter 函數來處理，這比直接在實例字典中查找相應的值要慢一些。

參考

https://docs.python.org/3/ref...

《Python Cookbook 第三版》

GPU云服務器云服務器惰性求值 java求值的代碼 idc機房具有哪些能力 php 類的屬性聲明

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