Python代码块缓存、小数据池
引子
前几天遇到了这样一道Python题目:a=‘123’,b=‘123’,下列哪个是正确的?
A. a != b
B. a is b
C. a==123
D. a + b =246
正确答案是B
是的,我选错了,我当时觉得没有正确答案,原因是我当时已经知道Python中 == 与 != 是比较两边的数值是否相等,很显然 a==b,我也知道 is 比较的是两边的内存地址是否相同,而内存地址是否相同是通过比较 id(a) 是否等于id(b)来知道的,而我想当然地认为a和b是两个不一样的变量,内存地址肯定不相同,于是认为B选项是错误的。然而,我不知道的是,Python中还存在有代码块缓存、 小数据池 的概念。对于Python我只是直接上手写代码了,觉得很简单,然而对于其背后的深层知识还有很多欠缺,以后需要多多学习和记录总结。
代码块的缓存机制
代码块
Python程序是由代码块构造的,一个模块、一个函数、一个类、一个文件等都是一个代码块,特别地,在Python解释器交互环境中,每个命令都是一个代码块。
缓存机制
Python在执行同一个代码块时,遇到初始化变量的命令时,它会将初始化的这个变量与其值存储在一个字典中,在遇到新的变量时,会先在字典中查询记录,如果该变量对应的值的记录已经存在,则该变量会重复使用这个值,即会把前后两个变量指向同一个值对象,值对象在内存中只存在一个。这就是代码块的缓存机制,缓存机制的适用类型有:int、float、str、bool。
int、float:任何数字在同一代码块下都会复用;
bool:True和False在字典中会以1和0的方式存在,因此也都会被复用;
str:缓存机制符合一下规则:
非乘法得到的字符串都会被缓存复用,如;
s1='中文xa#!@jndslskkaskakskkkkkkkkdfjkd()&^$$ksjfkls'
s2='中文xa#!@jndslskkaskakskkkkkkkkdfjkd()&^$$ksjfkls'
print(s1 is s2) # True
乘法得到的字符串分两种情况:
1)乘数为1时,同非乘法得到的字符串一样,都满足代码块的缓存机制,如:
s1='中文xa#!@jndslskkaskakskkkkkkkkdfjkd()&^$$ksjfkls' 1
s2='中文xa#!@jndslskkaskakskkkkkkkkdfjkd()&^$$ksjfkls' 1
print(s1 is s2) # True
2)乘数>=2时,仅包含大小写字母、数字、下划线并且总长度 <=20 的字符串才满足代码块的缓存机制,如:
s1='中文xa#!@jndslskkaskakskkkkkkkkdfjkd()&^$$ksjfkls' 2
s2='中文xa#!@jndslskkaskakskkkkkkkkdfjkd()&^$$ksjfkls' 2
print(s1 is s2) # False 总长度超过20且包含除字母、数字、下划线的字符
s3='中文xa#!@j' * 2
s4='中文xa#!@j' * 2
print(s3 is s4) # False 包含除字母、数字、下划线的字符
s5='2a_j' * 6
s6='2a_j' * 6
print(s5 is s6) # False 总长度超过20
s7='2a_j' * 5
s8='2a_j' * 5
print(s7 is s8) # True
小数据池
小数据池即小整数缓存机制,Python自动将 -5~256 之间的整数进行了缓存,也将一定规则的字符串在字符串驻留池中创建了一份,即在内存中只创建一份。它主要是针对不同代码块之间的缓存机制。
1.int :小数据池的范围是 -5~256,多个变量都指向在此范围内的同一个数字时,它们在内存中都指向同一个内存地址,超过此范围则指向不同的内存地址,以命令行为例(每行命令为一个代码块,不同行的命令为不同的代码块):
a=256
b=256
a is b
True
a=257
b=257
a is b
False
a=-5
b=-5
a is b
True
a=-6
b=-6
a is b
False
这里,我还顺便试了一下float类型的数据是否符合此原则,实事实证明是不符合的:
a=0.0
b=0.0
a is b
False
a=-0.1
b=-0.1
a is b
False
bool:相当于整数中的1和0,因此满足缓存复用:
a = True
b = True
a is b
True
字符串:依然分为好几种情况:
长度为0或者1,默认都采用了驻留机制:
s1='a'
s2='a'
s1 is s2
True
s3=''
s4=''
s3 is s4
True
s5='#'
s6='#'
s5 is s6
True
长度>1,仅包含字母、数字、下划线时,才会采用驻留机制:
s1='@a'
s2='@a'
s1 is s2
False
s3='s_s111111111111aaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaa'
s4='s_s111111111111aaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaa'
s3 is s4
True
用乘法得到的字符串,乘数为1时,仅含字母、数字、下划线时(不限制长度),才会采用驻留机制,其它字符乘数为1且长度<=1时,才会采用驻留机制:
s1='@'1
s2='@'1
s1 is s2
True
s3='@#a'1
s4='@#a'1
s3 is s4
False
用乘法得到的字符串,乘数 >=2 时,仅含字母、数字、下划线且总长度<=20,才会采用驻留机制:
s1='ab_@'5
s2='ab_@'5
s1 is s2
False #包含其它字符
s3='ab_1'6
s4='ab_1'6
s3 is s4
False #总长度超过20
s5='ab_1'5
s6='ab_1'5
s5 is s6
True
指定驻留
除了小数据池规则以外,你可以指定任意的字符串加入到小数据池中,让其只在内存中创建一个对象,多个变量都是指向这一个字符串,这就是指定驻留,方法如下:
from sys import intern #python2中import貌似会报错
s1 = intern('ab_@'5)
s2 = intern('ab_@'5)
s1 is s2
True
总结
如果在同一代码块下,则采用同一代码块下的换缓存机制;
如果是不同代码块,则采用小数据池的驻留机制,该机制比代码块缓存机制要严格一些;
特殊情况下,采用指定驻留。
写完自己都有点晕了,的确容易记混出错,不过没关系啦,先知道有这么个规则概念,然后多去手动尝试使用就好啦,加油,共勉~
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