Python編程通過懶屬性提升性能

更新時間：2021年09月14日 14:36:26 作者：somenzz

大家好，在我看過的 Python 教程中，很少討論有懶屬性的，今天分享 Python 的懶屬性技術，可以提升程序的性能，有需要的朋友可以借鑒參考下

懶加載是一種編程范式，它推遲加載操作，直到不得不這樣做。通常，當操作開銷很大，需要耗費大量時間或空間時，惰性求值是首選實現(xiàn)。例如，在 Python 中，涉及惰性求值的最著名技術之一是生成器。生成器不是為迭代創(chuàng)建整個序列，而是懶惰地一次生成一個元素。

在 Python 世界之外，許多其他面向對象的編程語言，例如 Swift 和 Kotlin，都具有與對象相關的惰性求值。具體來說，你可以指定自定義實例對象的特定屬性是惰性的，這意味著在顯式訪問這些屬性之前不會創(chuàng)建這些屬性。

為什么需要懶加載

在我們開始討論懶屬性之前，有些人可能想知道為什么它很重要，或者我們?yōu)槭裁匆褂脩袑傩浴?/p>

比如在社交網(wǎng)站中，一個功能是查看一個人的關注者，以列表的形式呈現(xiàn)。當我們點擊一個用戶時，我們可以在彈出窗口中查看該用戶的個人資料。獲取用戶個人資料數(shù)據(jù)的操作可能很昂貴，不僅需要訪問遠程服務器，還需要將數(shù)據(jù)存儲在內存中。

那么在編程實現(xiàn)時可以把關注者的個人資料作為懶屬性，僅在點擊特定用戶名時才獲取該屬性。

這就是為什么我們需要懶屬性。

如何使用懶加載

方法 1：

使用 @property

@property 是一個裝飾器，可以將常規(guī)函數(shù)轉化為屬性，比如支持點符號訪問。因此，嚴格來說，創(chuàng)建屬性并不是真正創(chuàng)建懶屬性本身。相反，它只是提供一個接口來簡化數(shù)據(jù)處理的問題。讓我們先看看下面的代碼。

class User:
    def __init__(self):
        self._profile_data = None
    @property
    def profile_data(self):
        if self._profile_data is None:
            print("執(zhí)行耗時操作...")
            self._profile_data = 'profile data'
        return self._profile_data
demo = User()
print("init done")
print(demo.profile_data)
#init done
#執(zhí)行耗時操作...
#profile data

初始化完成后并不會執(zhí)行耗時操作，對應的加載用戶列表就不會覺得卡。只有在獲取用戶資料（點擊操作）時，程序會先判斷是否已經(jīng)存在 _profile_data，沒有才會執(zhí)行耗時操作，如果有直接返回，大大提升了效率。

方法 2：

使用 __getattr__ 特殊方法

在 Python 中，名稱前后有雙下劃線的函數(shù)稱為魔術方法。__getattr__ 可以幫助我們實現(xiàn)懶屬性。

對于自定義類，實例對象的屬性保存在字典中，可以訪問實例對象的 __dict__ 屬性獲取。值得注意的是，如果__dict__ 不包含指定的屬性，Python 將會調用魔術方法 __getattr__，寫個代碼你就明白了：

class User:
    def __init__(self):
        self._profile_data = None
        self.name = 'None'
     def __getattr__(self, item):
        print("called __getattr__")
        if item == 'profile_data':
            if self._profile_data is None:
                print("執(zhí)行耗時操作...")
                self._profile_data = 'profile data'
            return self._profile_data
 user = User()
print("init done")
print(user.__dict__)
print(user.profile_data)
print(user.__dict__)
print(user.name)

輸出結果如下：

init done
{'_profile_data': None, 'name': 'None'}
called __getattr__
執(zhí)行耗時操作...
profile data
{'_profile_data': 'profile data', 'name': 'None'}
None

和方法 1 一樣，初始化完成后并不會執(zhí)行耗時操作，我們在獲取 profile_data 屬性時，由于 profile_data 不在 __dict__ 中，因此會執(zhí)行 __getattr__ 方法獲取，而 name 在 __dict__ 獲取 name 屬性時根本就不會執(zhí)行 __getattr__ 方法。

怎么判斷一個屬性是不是在 __dict__ 中呢，只要沒有顯式的定義該屬性，或者使用 setattr 來設置屬性，它就不會在 __dict__ 中。

因此可以借助魔術方法 __getattr__ 來創(chuàng)建懶屬性 profile_data。

需要注意，Python 還有一個類似的魔術方法 __getattribute__,與 __getattr__ 方法不同的是，每次獲取屬性時都會調用 __getattribute__ 方法。

class User:
    def __init__(self):
        self._profile_data = None
        self.name = 'None'
    def __getattribute__(self, item):
        print("called __getattr__")
user = User()
print("init done")
print(user.profile_data)
print(user.name)

程序輸出如下：