引言

在该系列的上一篇文章中，我们留下了一个问题，Python中一切皆对象，Python对象底层是对dict的弱封装，那么为什么有些内置类找不到__dict__属性呢？似乎，我们前面所介绍的自相矛盾了……

通过今天这篇文章，希望能够自圆其说，并学会基于这种特性，进行实例对象的内存优化。

内置类型对象没有__dict__属性

首先我们通过代码，来验证下内置类型有没有__dict__属性：

# AttributeError: 'str' object has no attribute '__dict__'
print('abc'.__dict__)
# AttributeError: 'int' object has no attribute '__dict__'
print((10).__dict__)
# AttributeError: 'list' object has no attribute '__dict__'
print([].__dict__)
# AttributeError: 'tuple' object has no attribute '__dict__'
print((1, 2).__dict__)
# AttributeError: 'dict' object has no attribute '__dict__'
print({'name': 'zs'}.__dict__)

对int、str、list、tuple、list等实例对象，访问其__dict__属性，都会报AttributeError的错误，提示对象并没有__dict__的属性。

其实，内置类型的对象，之所以没有__dict__属性，主要是由于它们通常是使用C语言实现的，而且，为了使用性能，有自己特定的内存布局和属性的管理方式。

那么，我们自定义的类型，是否也可以进行内存布局的优化，而不是使用dict方式进行存储呢？

答案是肯定的，这就是我们这篇文章，重点要介绍的Python的特殊属性__slots__。

灵活与性能的Trade-Off

在Python中，我们可以通过__slots__属性来进行自定义类型的内存优化与性能提升。当使用__slots__进行属性的限定之后，该类的实例将不再以默认的字典（dict）方式来存储实例数据，转而采用一种基于数组的更加紧凑的数据结构。

因此，当有场景需要创建大量的实例对象时，可以尝试使用__slots__来显著减少内存占用和程序执行时间。

以实际代码来看__slost__的用法及效果：

import sys


class DaGongRen:
    def __init__(self, name, age):
        self.name = name
        self.age = age


class SlotDaGongRen:
    __slots__ = ('name', 'age')

    def __init__(self, name, age):
        self.name = name
        self.age = age


if __name__ == '__main__':
    dgr = DaGongRen('张三', 18)
    sdgr = SlotDaGongRen('张三', 18)
    # 通过sys.getsizeof()函数，获取一个对象的字节数
    print(sys.getsizeof(dgr))
    print(sys.getsizeof(sdgr))
    # 试着看一下sdgr的__dict__，会发现没了……
    print(sdgr.__dict__)

代码中，我们使用了sys内置模块的getsizeof()方法，来查看一个对象占用内存的字节数，这里放一下该函数的定义：

执行结果：

从执行结果，可以看出，使用__slot__限定属性之后，内存确实降低了8个字节，具体为什么分别是56和48，是由具体的实现决定的，可以不用在意，我们只需要注意到这个比较优势即可。

此外，使用__slost__之后，__dict__不见了，毕竟换了一种基于数组的实例对象的数据存储方式，不再使用字典了。

而没有了__dict__属性，一个最直接的影响时，不能再动态给实例对象添加属性了。此外，需要注意的是，如果一个类继承自有__slots__属性的类时，如果不声明__slots__属性，又会出现__dict__属性，这时，内存的节省可能就不太有意义了。

直接看代码：

class DaGongRen:
    def __init__(self, name, age):
        self.name = name
        self.age = age


class SlotDaGongRen:
    __slots__ = ('name', 'age')

    def __init__(self, name, age):
        self.name = name
        self.age = age


class Programmer(SlotDaGongRen):
    def __init__(self, name, age, language):
        super().__init__(name, age)
        self.language = language


if __name__ == '__main__':
    dgr = DaGongRen('张三', 18)
    sdgr = SlotDaGongRen('张三', 18)
    coder = Programmer('光头', 18, 'Python')
    coder.gender = '女'
    print(coder.__dict__)
    # 给dgr实例对象添加一个gender属性
    dgr.gender = '女'
    print(dgr.gender)
    # 试着给sdgr实例对象添加gender属性
    sdgr.gender = '女'
    print(sdgr.gender)

执行结果：

总结

稍微总结一下__slots__属性的特性及需要注意的点：

1、定义__slots__属性后，会将该类的实例对象的数据将不再使用默认的基于字典的方式存储，而采用基于数组的更加紧凑的方式进行存储，内存的占用和执行时间将得到大大消减。

2、一但使用了__slots__属性，将会失去一些动态语言的灵活性，比如不能动态添加新的属性了，所以，具体使用时，需要进行权衡取舍。

3、当在继承中使用__slots__时，需要尤其注意。如果继承自使用__slots__的基类，那么子类也需要定义__slots__来存储自己的属性（即使它不会添加任何属性，也应该如此）。否则，子类的运行速度将更慢，占用的内存也更多，比完全不使用__slots__时还要更糟。

4、使用__slots__将会破坏期望实例具有底层__dict__属性的代码。

5、可以在__slots__属性中，加入__dict__从而让类的实例对象具有__dict__，但是，这样就失去了节省内存的意义。

6、如果没有把__weakref__加入到__slots__中，那么该类的实例对象将不能作为弱引用的目标。

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