Python中減少內存消耗的方法之一：__slots__屬性

Python是一門動態語言，可以在運行過程中，修改實例的屬性和增刪方法。任何實例都包含一個字典__dict__,該字典保存了實例所有的屬性和方法。Python也通過這個字典可以將任意屬性綁定到實例上。
有時候在實例的生命週期中處於安全等考慮只能操作固定的屬性，不想增加屬性，可以通過__slots__來就可以定義一個集合，只有在這個集合中的屬性才能被操作。

__slots__ 是一個類的屬性，有三個功能：

1. 實例不能訪問或添加__slots__之外的屬性
2. 實例沒有__dict__方法
3. 節省內存，實例保存屬性的結構從字典變成列表

不使用__solt__

class A():
    
    t = 30
    def __init__(self,x,y):
        self.x = x
        self.y = y 

    def fun():
        pass 

a = A(100,10)
print(a.__dict__)
print(a.x)
print(a.y)
print(a.t)
>>>
{'x': 100, 'y': 10}
100
10
30

特點：

1. 可以通過a.__dict__ 輸出實例所有屬性
2. 類變量不在a.__dict__管理的範圍中

使用__slots__

不能動態添加屬性

class A():
    __slots__=('x', "y") 
    def __init__(self,x,y):
        self.x = x
        self.y = y 

a = A(100,10)
print(a.x)
print(a.y)
>>> 
100
10

a.z = 200
>>> 
Traceback (most recent call last):
  File "solt_demo.py", line 64, in <module>
    a.z = 200
AttributeError: 'A' object has no attribute 'z'

實例的__dict__屬性不存在

print(a.__dict__)
Traceback (most recent call last):
  File "solt_demo.py", line 64, in <module>
    print(a.__dict__)
AttributeError: 'A' object has no attribute '__dict__'

類屬性不受影響

class A():
    __slots__=('x', "y") 
    def __init__(self,x,y):
        self.x = x
        self.y = y 

A.new = 300
print(A.new)

子類不具有__slots__屬性

父類中有__slots__，子類繼承父類時子類不具有__slots__屬性，可以操作實例的屬性。

class A():
    __slots__=('x', "y") 
    def __init__(self,x,y):
        self.x = x
        self.y = y 


class B(A): 
    pass 

b = B(33,44)
print(b.x)
print(b.y)


b.z = 55
print(b.z)
print(b.__dict__)

更節省內存

不使用__slots__

from  memory_profiler import profile

class A():
    def __init__(self,x,y):
        self.x = x
        self.y = y 


@profile
def main():
    object_list = [A(100,20) for i in range(100000)]

if __name__=='__main__':
    main()

(python3.8) ➜  sublime python -m memory_profiler slots_demo.py
Filename: slots_demo.py

Line #    Mem usage    Increment  Occurrences   Line Contents
=============================================================
     9     13.8 MiB     13.8 MiB           1   @profile
    10                                         def main():
    11     30.0 MiB     16.2 MiB      100003       object_list = [A(100,20) for i in range(100000)]

使用__slots__

from  memory_profiler import profile

class A():
    __slots__ = ("x", "y")
    def __init__(self,x,y):
        self.x = x
        self.y = y 


@profile
def main():
    object_list = [A(100,20) for i in range(100000)]

if __name__=='__main__':
    main()

(python3.8) ➜  sublime python -m memory_profiler slots_demo.py
Filename: slots_demo.py

Line #    Mem usage    Increment  Occurrences   Line Contents
=============================================================
    10     13.4 MiB     13.4 MiB           1   @profile
    11                                         def main():
    12     18.9 MiB      4.1 MiB      100003       object_list = [A(100,20) for i in range(100000)]

從結果來看不定義__slots__增加了16.2MB，定義__slots__增加了4.1MB，所以有理由相信有__slots__節省四分之三的內存。
節省內存的原因：
普通類使用字典保存所有屬性，定義了__slots__之後使用列表保存所有屬性，減少了內存的使用（因爲屬性個數固定，所有可以使用有序數據的列表，列表相比字典減少了內存消耗）
注意：
但是節省只在創建大量實例時才能體現。

總結

定義__slots__屬性之後的特點如下：

1. 實例的__dict__屬性不存在，節省一定內存
2. 不可以給實例動態綁定屬性，但類的屬性不受影響
3. 子類繼承有__solts__的父類時，不擁有__solts__，也就是子類不受限制
4. 節省內存

參考：
https://blog.csdn.net/sxingming/article/details/52892640