第8.20节 Python中限制动态定义实例属性的白名单：__slots__

一、 引言

按照《第7.10节 Python类中的实例变量定义与使用》、《第7.14节Python类中的实例方法解析》中的介绍，当定义了一个类，并且创建了该类的实例后，可以给该实例动态增加任何属性和方法。但实际上，Python中的类可以控制哪些属性可以增加，这个就类似于一个可以动态增加属性的白名单。这个白名单就定义在类的特殊实例变量__slots__中。

二、 slots

__slots__这个特殊变量在object类中是没有定义的，因此如果使用必须在自定义类中单独定义，并且必须是类变量，不能是实例变量。常规定义的语法如下：

slots = (变量名1,变量名2,…)

slots = [变量名1,变量名2,…]

…

由于__slots__是类变量，因此最好放在类体代码中定义，其中的变量数可以是1到多个。使用第一种方式，当变量是1个时，__slots__自身是字符串类型，当变量是多个时，它是元组类型；使用第二种方式，类变量__slots__类型为列表。实际上__slots__可赋值为字符串、可迭代对象或由实例使用的变量名构成的字符串序列，任何非字符串可迭代对象都可以被赋值给 slots。映射也可以被使用，在此不展开介绍每种赋值方式。

三、 __slots__的作用

1. slots 允许开发人员显式地声明限定的数据成员（例如特征属性），禁止未声明的成员动态加入；
2. 这个 slots 会为已声明的变量保留空间，并阻止自动为每个实例创建 dict 和 __weakref_特殊变量(除非是在 slots 中显式地声明或是在父类中可用)。

1. 而当继承自一个未定义 slots 的类时，实例的 dict 和 weakref 属性将总是可访问；
2. 没有 dict 变量，实例就不能给未在 slots 定义中列出的新变量赋值。尝试给一个未列出的变量名赋值将引发 AttributeError。新变量需要动态赋值，就要将 ‘dict’ 加入到 slots 声明的字符串序列中。
3. 如果未给每个实例设置 weakref 变量，定义了 slots 的类就不支持对其实际的弱引用。如果需要弱引用支持，就要将 ‘weakref’ 加入到 slots 声明的字符串序列中。

1. 使用__slots__相比使用 dict 方式可以显著地节省空间。 属性查找速度也可得到显著的提升；
2. slots 声明的作用不只限于定义它的类。在父类中声明的 slots 在其子类中同样可用。不过，子类将会获得 dict 和 weakref 除非它们也定义了 slots (其中应该仅包含对任何 额外 名称的声明位置)。
3. 非空的 slots 不适用于派生自“可变长度”内置类型例如 int、bytes 和 tuple 的派生类；
4. __ slots__只能在类体代码中赋值，赋值后：

1. 不能通过类体外使用“实例名.__ slots__”方式重新赋值，Python会报该属性只读；
2. 不能在实例方法中和类体外代码中使用“类名.__ slots__” 方式赋值,赋值时不会报错，但__ slots__不起作用，如实例中__dict__会自动创建，如果类体中原来已经定义了__slots__，在实例方法中修改__slots__，可以修改，但Python还是只允许类体中定义的__ slots__中限定的属性添加。

1. 定义了__ slots__后，如果在代码中定义__ slots__外的实例变量，则会报AttributeError错误；
2. __ slots__定义以后，在实例方法含构造方法中都不能新定义__ slots__外的其他实例变量。

四、 三个案例

1. 源代码如下：
   
   #案例1：#使用实例方法来定义类变量Vehicle.__slots__没有作用

class Vehicle():
   def __init__(self,power):
       self.power = power
       Vehicle.__slots__ = ['power']
v=Vehicle('人力')
v.wheelcount=4 #加一个实例变量不会拦截
v.__dict__  #服务字典中的自定义属性成功

#案例2：#使用类体来定义类变量__slots__可以正常发挥作用

class Vehicle():
   __slots__ = ['power']
   def __init__(self,power):
       self.power = power

v=Vehicle('人力')
v.wheelcount=4 #加一个实例变量会拦截
v.__dict__  #没有字典属性

#案例3：#定义类变量__slots__后在类体外修改，可以修改但修改不起作用

class Vehicle():
   __slots__ = ['power','weight']
   def __init__(self,power):
       self.power = power

v=Vehicle('人力')
Vehicle.__slots__ = ['wheelcount','oilcost']
Vehicle.__slots__ #显示赋值被修改
v.wheelcount=4 #加一个实例变量会拦截
v.__dict__  #没有字典属性

1. 执行截屏：

本节介绍了特殊变量__slots__的定义和使用以及注意事项，并举例进行了说明，通过介绍可以知道，__slots__相当于是一个实例变量的白名单。

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