Rivalry2

HTML Diff

0 added 0 removed

Original 2026-01-01

Modified 2026-03-10

1 Пайтон, как и другие динамические языки, славен тем, что с объектами и экземплярами в рантайме можно творить практически что угодно - добавлять атрибуты, удалять их.

2 Например:

3 class RegularClass: pass >>> obj = RegularClass() >>> obj.foo = 5 >>> obj.foo # 5 >>> obj.another_attribute = 'Elvis has left the building' >>> obj.another_attribute # 'Elvis has left the building'Разумеется, настолько прямолинейно это почти не используется - чаще присвоение новых атрибутов происходит внутри методов, но там работает точно такой же механизм. И это очень удобно и даёт большую гибкость. Но у этого, разумеется, есть и своя цена. А платим мы за это удобство понижением скорости доступа к атрибутам и дополнительным расходом памяти.

4 При этом динамическое управление атрибутами нам нужно далеко не всегда - очень много случаев, когда мы точно знаем, какие атрибуты будут у экземпляров класса. Можем ли мы как-то уменьшить расход ресурсов в этом случае? К счастью - да.

5 Как раз для таких случаев в пайтоне есть магический атрибут __slots__, который позволяет задать ограниченный набор атрибутов, которыми будет обладать экземпляр класса.

6 class SlotsClass: __slots__ = ('foo', 'bar') >>> obj = SlotsClass() >>> obj.foo = 5 >>> obj.foo # 5 >>> obj.another_attribute = 'Elvis has left the building' Traceback (most recent call last): File "python", line 5, in <module> AttributeError: 'SlotsClass' object has no attribute 'another_attribute'То есть теперь мы не можем добавлять в экземпляры случайные атрибуты. Давайте разберёмся, как это влияет на производительность. Напишем небольшой тест:

7 class Foo(object): __slots__ = ('foo',) class Bar(object): pass def get_set_delete(obj): obj.foo = 'foo' obj.foo del obj.foo def test_foo(): get_set_delete(Foo()) def test_bar(): get_set_delete(Bar())И с помощью модуляtimeitоценим время выполнения:

8 >>> import timeit >>> min(timeit.repeat(test_foo)) 0.2567792439949699 >>> min(timeit.repeat(test_bar)) 0.34515008199377917Таким образом, получается, что класс с использованием __slots__ примерно на 25-30 % быстрее на операциях доступа к атрибутам. Замечу, что в разных версиях пайтона и разных ОС, величина расхождения может отличаться.

9 <h2>А что с памятью?</h2>

10 Прежде всего, надо представлять, как хранятся атрибуты. У каждого экземпляра класса есть магический атрибут __dict__. Это словарь, в котором хранятся атрибуты, присвоенные экземпляру класса, и он есть у всех экземпляров класса.

11 class RegularClass: pass >>> obj = RegularClass() >>> obj.__dict__ # {} >>> obj.foo = 5 >>> obj.__dict__ # {'foo': 5}Но вот если явно указать значение__slots__, то словарь __dict__ создаваться не будет:

12 class SlotsClass: __slots__ = ('foo', 'bar') >>> obj = SlotsClass() >>> obj.foo = 5 >>> obj.__slots__ # ('foo', 'bar') >>> obj.__dict__ Traceback (most recent call last): File "python", line 8, in <module> AttributeError: 'SlotsClass' object has no attribute '__dict__'Именно за счёт этого экономится память:

13 <ul><li>attrs- количество атрибутов;</li>

14 <li>slots- размер объекта (байт) с объявленнымslots;</li>

15 <li>dict- размер объекта (байт) без объявленногоslots;</li>

16 </ul>(Источник: https://stackoverflow.com/questions/472000/usage-of-slots).

17 Как мы видим, использовать слоты довольно просто, но есть и некоторые подводные камни. Например,наследование. Нужно помнить, что значение __slots__ наследуется, однако это не предотвращает создание __dict__.

18 Таким образом, дочерние классы будут позволять добавлять динамические атрибуты, и добавляться они будут в__dict__, со всеми вытекающими расходами.

19 class SlotsClass: __slots__ = ('foo', 'bar') class ChildSlotsClass(SlotsClass): pass >>> obj = ChildSlotsClass() >>> obj.__slots__ # ('foo', 'bar') >>> obj.foo = 5 >>> obj.something_new = 3 >>> obj.__dict__ # {'something_new': 3}Если нам нужно, чтобы и дочерний класс тоже был ограничен слотами, там придётся и в нём присвоить значение атрибуту __slots__. Кстати, дублировать уже указанные в родительском классе слоты не нужно.

20 class SlotsClass: __slots__ = ('foo', 'bar') class ChildSlotsClass(SlotsClass): __slots__ = ('baz',) >>> obj = ChildSlotsClass() >>> obj.foo = 5 >>> obj.baz = 6 >>> obj.something_new = 3 Traceback (most recent call last): File "python", line 12, in <module> AttributeError: 'ChildSlotsClass' object has no attribute 'something_new'Хуже обстоит дело смножественным наследованием. Если у нас есть два родительских класса, у каждого их которых определены слоты, то попытка создать дочерний класс, увы, обречена.

21 class BaseA(object): __slots__ = ('a',) class BaseB(object): __slots__ = ('b',) >>> class Child(BaseA, BaseB): __slots__ = () Traceback (most recent call last): File "<pyshell#68>", line 1, in <module> class Child(BaseA, BaseB): __slots__ = () TypeError: Error when calling the metaclass bases multiple bases have instance lay-out conflictОдин из способов решения этой проблемы -абстрактные классы. Но о них мы поговорим в следующий раз.

22 Ещё одна небольшая проблема - отсутствие поддержки слабых ссылок на экземпляры классов со слотами. Упирается она в то, что при объявлении слотов у экземпляров перестаёт создаваться не только __dict__, но и атрибут __weakref__, необходимый для этой самой поддержки. Но решается это просто - нам нужно просто добавить __weakref__ в список слотов.

23 Остались вопросы? Пишите комментарии!