python之內存池技術

Python之內存池技術

文章目錄

• • • Python之內存池技術
    • • 小整數對象
      • 字符串駐留

比如1，2，3這些int類型的數據，幾乎每一次使用for循環都會用到它們。即：

1. 小整數頻繁被使用與銷毀
2. 頻繁的創建跟銷毀對象將產生內存碎片

小整數對象

在python裡提供了對象池技術。int類型數據是不可變對象，這意味著它可以被共享，在python啟動之後，就會在內存中申請一片內存，將頻繁使用的小整數存儲在這裡，在整個程序運行期間，這些小整數都一直存在，不會被銷毀，對它們的使用，僅僅增加了它們的引用計數而已。

那麼有多少整數被緩存了呢？這個范圍其實不大，只有[-5, 257]。當然如果你想擴大這個范圍，你可以選擇修改python源碼來解決。

在python交互式解釋器裡來驗證：

>>> a = 12
>>> b = 12
>>> id(a)
140705565998496
>>> id(b)
140705565998496
>>> a = 257
>>> b = 257
>>> id(a)
2389141537712
>>> id(b)
2389141537904

觀察上面的結果，可以發現在緩存范圍內，其內存地址不變，反之，則變。

字符串駐留

對於字符串同樣也是如此。假設有100個變量，都賦值為python，難道真得要在內存當中創建100個對象？為此，python提供了intern機制。簡單來說，python內部維護一個字典(interned)，當一個字符串需要駐留時，就去interned中查看這個字符串是否已經存在，如果存在則增加引用計數，不存在的話就增加到字典中。

使用駐留技術，有下面兩個好處：

1. 節省內存
2. 字符串比較時，駐留字符串的比較速度遠遠高於非駐留字符串

什麼時候發生駐留

在python交互式解釋器裡來驗證會准確些

1. 編譯時發生駐留，運行時不駐留

   s1 = 'py' + 'thon'
   print(s1 is 'python')
   a = 'py'
   b = 'thon'
   print(a+b is 'python')
   # 輸出結果
   # True
   # False
   

   結果差異原因：s1值是在編譯階段就計算出來的，因此會駐留，而a+b只有在運行階段才會計算，因此沒有發生駐留

2. 只含大小寫字母、數字、下劃線時發生駐留

   s1 = 'python'
   s2 = 'python'
   print(s1 is s2)
   a1 = 'pyth on'
   b2 = 'pyth on'
   print(a1 is b2)
   # 輸出結果
   # True
   # False
   

3. 字符串長度為0或1

   空字符串和長度為1的字符串默認都會駐留，python認為這樣的字符串都是經常被使用的字符串

4. 被sys.intern指定駐留

   from sys import intern
   s1 = intern('python!')
   s2 = intern('python!')
   print(s1 is s2)
   

5. 用乘法(*)得到的字符串

   這部分是比較復雜的規則 ，先來看乘數是1的情況：

   1. 字符串只包含下劃線，數字，字母，默認駐留

   2. 字符串長度小於等於1，默認駐留

      >>> s1 = "hello"
      >>> s2 = s1*1
      >>> s1 is s2
      True
      

   如果乘數大於2，規則如下：

   1. 字符串只包含下劃線，數字，字母且長度小於等於20，默認駐留

   2. 含有其它字符時，不論長度是多少，都不駐留

      >>> s1 = "pythonpythonpython"
      >>> s2 = "python"*3
      >>> s1 is s2
      True
      >>> s1 = "&&&"
      >>> s2 = "&" * 3
      >>> s1 is s2
      False