Python 延遲初始化（lazy property）

J4ck_Chan 發布于2019-07-25 10:33 / 1484人閱讀

摘要：延遲初始化主要用于提高性能，避免浪費計算，并減少程序的內存需求。實現延遲初始化有兩種方式，一種是使用描述符，另一種是使用修飾符。

Python 對象的延遲初始化是指，當它第一次被創建時才進行初始化，或者保存第一次創建的結果，然后每次調用的時候直接返回該結果。

延遲初始化主要用于提高性能，避免浪費計算，并減少程序的內存需求。

property

在切入正題之前，我們了解下property的用法，property可以將屬性的訪問轉變成方法的調用。

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雖然是定義成一個方法的形式，但是加上@property后，可以直接執行c.area，當成屬性訪問。

現在問題來了，每次調用c.area，都會計算一次，太浪費cpu了，怎樣才能只計算一次呢?這就是lazy property。

lazy property

實現延遲初始化有兩種方式，一種是使用python描述符，另一種是使用@property修飾符。

方式1：

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

結果"evalute"只輸出了一次。在lazy類中，我們定義了__get__()方法，所以它是一個描述符。當我們第一次執行c.area時，python解釋器會先從c.__dict__中進行查找，沒有找到，就從Circle.__dict__中進行查找，這時因為area被定義為描述符，所以調用__get__方法。

在__get__()方法中，調用實例的area()方法計算出結果，并動態給實例添加一個同名屬性area，然后將計算出的值賦予給它，相當于設置c.__dict__["area"]=val。

當我們再次調用c.area時，直接從c.__dict__中進行查找，這時就會直接返回之前計算好的值了。

不太懂python描述符的話，可以參考Descriptor HowTo Guide。

方式2

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

這里與方法1異曲同工，在area()前添加@lazy_property相當于運行以下代碼：

lazy_property(area)

lazy_property()方法返回_lazy_property，_lazy_property又會調用_lazy_property()方法，剩下的操作與方法1類似。

我們可以檢查下是否真的延遲初始化了：

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

輸出結果為：

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

從中可以看書，只有當我們第一次訪問c.area時，才調用area方法，說明確實延遲初始化了。

參考文獻

Descriptor HowTo Guide

lazy evaluation

python中的property及實現lazy property(原博客已找不到)

云服務器 GPU云服務器 lazy python類初始化 python棧初始化 lazy.js

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