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資訊專欄INFORMATION COLUMN

讓Python中類的屬性具有惰性求值的能力

NervosNetwork / 1786人閱讀

摘要：更多描述可見(jiàn)文檔這種惰性求值的方法在很多模塊中都會(huì)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(dāng)不需要這個(gè)屬性時(shí)就能避免進(jìn)行無(wú)意義的計(jì)算，同時(shí)又能阻止該屬性重復(fù)進(jìn)行計(jì)算。

起步

我們希望將一個(gè)只讀的屬性定義為 property 屬性方法，只有在訪問(wèn)它時(shí)才進(jìn)行計(jì)算，但是，又希望把計(jì)算出的值緩存起來(lái)，不要每次訪問(wèn)它時(shí)都重新計(jì)算。

解決方案

定義一個(gè)惰性屬性最有效的方法就是利用描述符類來(lái)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(gè)工具，可以像下面的方式來(lái)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(shí)例方法 area() 只會(huì)被調(diào)用一次。

為什么會(huì)這樣

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

一般情況下（我是說(shuō)一般情況下），訪問(wèn)屬性的默認(rèn)行為是從對(duì)象的字典中獲取，并沿著一個(gè)查找鏈的順序進(jìn)行搜索，比如對(duì)于 a.x 有一個(gè)查找鏈，從 a.__dict__["x"] 然后是 type(a).__dict__["x"]，再繼續(xù)通過(guò) type(a) 的基類開(kāi)始。

而如果查找的值是一個(gè)描述符對(duì)象，則會(huì)覆蓋這個(gè)默認(rèn)的搜索行為，優(yōu)先采用描述符的行為，這個(gè)行為會(huì)因?yàn)槿绻{(diào)用而有些不同。這里就只說(shuō)明例子中的情況。

如果描述符綁定的對(duì)象實(shí)例，a.x 則轉(zhuǎn)換為調(diào)用: type(a).__dict__["x"].__get__(a, type(a))。

當(dāng)一個(gè)描述符之定義 __get__() 方法，則它的綁定關(guān)系比一般情況下要弱化很多。特別是，只有當(dāng)被訪問(wèn)的屬性不存在對(duì)象字典中時(shí)，__get__() 才會(huì)被調(diào)用。

更多描述可見(jiàn)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(huì)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(dāng)不需要這個(gè)屬性時(shí)就能避免進(jìn)行無(wú)意義的計(jì)算，同時(shí)又能阻止該屬性重復(fù)進(jìn)行計(jì)算。

本文的技巧中有一個(gè)潛在的缺點(diǎn)，就是計(jì)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(wèn)題，可以使用另一種實(shí)現(xiàn)方式,但執(zhí)行效率會(huì)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(huì)發(fā)現(xiàn) set 操作是不允許的，所有的 get 操作都必須經(jīng)由屬性的 getter 函數(shù)來(lái)處理，這比直接在實(shí)例字典中查找相應(yīng)的值要慢一些。

參考

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

《Python Cookbook 第三版》

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