Python 延迟初始化(lazy property)

延迟初始化主要用于提高性能,避免浪费计算,并减少程序的内存需求。

property

在切入正题之前,我们了解下property的用法,property可以将属性的访问转变成方法的调用。

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class Circle(object):
  def __init__(self, radius):
    self.radius = radius
  
  @property
  def area(self):
    return 3.14 * self.radius ** 2
  
c = Circle(4)
print c.radius
print c.area


可以看到,area虽然是定义成一个方法的形式,但是加上@property后,可以直接执行c.area,当成属性访问。

现在问题来了,每次调用c.area,都会计算一次,太浪费cpu了,怎样才能只计算一次呢?这就是lazy property

lazy property

实现延迟初始化有两种方式,一种是使用python描述符,另一种是使用@property修饰符。

方式1:

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class lazy(object):
  def __init__(self, func):
    self.func = func
  
  def __get__(self, instance, cls):
    val = self.func(instance)
    setattr(instance, self.func.__name__, val)
    return val
  
class Circle(object):
  def __init__(self, radius):
    self.radius = radius
  
  @ lazy
  def area(self):
    print ‘evalute’
    return 3.14 * self.radius ** 2
  
c = Circle(4)
print c.radius
print c.area
print c.area
print c.area

结果'evalute'只输出了一次。在lazy类中,我们定义了__get__()方法,所以它是一个描述符。当我们第一次执行c.area时,python解释器会先从c.__dict__中进行查找,没有找到,就从Circle.__dict__中进行查找,这时因为area被定义为描述符,所以调用__get__方法。

__get__()方法中,调用实例的area()方法计算出结果,并动态给实例添加一个同名属性area,然后将计算出的值赋予给它,相当于设置c.__dict__['area']=val

当我们再次调用c.area时,直接从c.__dict__中进行查找,这时就会直接返回之前计算好的值了。

不太懂python描述符的话,可以参考Descriptor HowTo Guide

方式2

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def lazy_property(func):
    attr_name = “_lazy_” + func.__name__
 
    @property
    def _lazy_property(self):
        if not hasattr(self, attr_name):
            setattr(self, attr_name, func(self))
        return getattr(self, attr_name)
 
    return _lazy_property
 
class Circle(object):
  def __init__(self, radius):
    self.radius = radius
  
  @lazy_property
  def area(self):
    print ‘evalute’
    return 3.14 * self.radius ** 2

这里与方法1异曲同工,在area()前添加@lazy_property相当于运行以下代码:

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lazy_property(area)

lazy_property()方法返回_lazy_property_lazy_property又会调用_lazy_property()方法,剩下的操作与方法1类似。

我们可以检查下是否真的延迟初始化了:

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c = Circle(4)
print “before first visit”
print c.__dict__  
c.area
print “after first visit”
print c.__dict__

输出结果为:

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before first visit
{‘radius’: 4}
evalute
after first visit
{‘_lazy_area’: 50.24, ‘radius’: 4}

从中可以看书,只有当我们第一次访问c.area时,才调用area方法,说明确实延迟初始化了。

参考文献

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