python代码块，小数据池，驻留机制深入剖析

一，什么是代码块。

根据官网提示我们可以获知：

根据提示我们从官方文档找到了这样的说法：
A Python program is constructed from code blocks. A block is a piece of Python program text that is executed as a unit. The following are blocks: a module, a function body, and a class definition. Each command typed interactively is a block. A script file (a file given as standard input to the interpreter or specified as a command line argument to the interpreter) is a code block. A script command (a command specified on the interpreter command line with the ‘-c‘ option) is a code block. The string argument passed to the built-in functions eval() and exec() is a code block.
A code block is executed in an execution frame. A frame contains some administrative information (used for debugging) and determines where and how execution continues after the code block’s execution has completed.

上面的主要意思是：

Python程序是由代码块构造的。块是一个python程序的文本，他是作为一个单元执行的。

代码块：一个模块，一个函数，一个类，一个文件等都是一个代码块。

而作为交互方式输入的每个命令都是一个代码块。

什么叫交互方式？就是咱们在cmd中进入Python解释器里面，每一行代码都是一个代码块，例如：

而对于一个文件中的两个函数，也分别是两个不同的代码块：

OK，那么现在我们了解了代码块，这和小数据池有什么关系呢？且听下面分析。

二，id，is，==

在Python中，id是什么？id是内存地址，比如你利用id()内置函数去查询一个数据的内存地址：

name = '太白'
print(id(name))  # 1585831283968

那么 is 是什么？ == 又是什么？

== 是比较的两边的数值是否相等，而 is 是比较的两边的内存地址是否相等。 如果内存地址相等，那么这两边其实是指向同一个内存地址。

可以说如果内存地址相同，那么值肯定相同，但是如果值相同，内存地址不一定相同。

三，小数据池

小数据池，也称为小整数缓存机制，或者称为驻留机制等等，博主认为，只要你在网上查到的这些名字其实说的都是一个意思，叫什么因人而异。

那么到底什么是小数据池？他有什么作用呢？

大前提：小数据池，只针对，整数，字符串，bool值。

官方对于整数，字符串的小数据池是这么说的:

对于整数，Python官方文档中这么说：
The current implementation keeps an array of integer objects for all integers between -5 and 256, when you create an int in that range you actually just get back a reference to the existing object. So it should be possible to change the value of 1. I suspect the behaviour of Python in this case is undefined.

对于字符串：
Incomputer science, string interning is a method of storing only onecopy of each distinct string value, which must be immutable. Interning strings makes some stringprocessing tasks more time- or space-efficient at the cost of requiring moretime when the string is created or interned. The distinct values are stored ina string intern pool. –引自维基百科

来，我给你们翻译并汇总一下，这个表达的意思就是：

Python自动将-5~256的整数进行了缓存，当你将这些整数赋值给变量时，并不会重新创建对象，而是使用已经创建好的缓存对象。

python会将一定规则的字符串在字符串驻留池中，创建一份，当你将这些字符串赋值给变量时，并不会重新创建对象， 而是使用在字符串驻留池中创建好的对象。

其实，无论是缓存还是字符串驻留池，都是python做的一个优化，就是将~5-256的整数，和一定规则的字符串，放在一个‘池’（容器，或者字典）中，无论程序中那些变量指向这些范围内的整数或者字符串，那么他直接在这个‘池’中引用，言外之意，就是内存中之创建一个。

优点：能够提高一些字符串，整数处理人物在时间和空间上的性能；需要值相同的字符串，整数的时候，直接从‘池’里拿来用，避免频繁的创建和销毁，提升效率，节约内存。

缺点：在‘池’中创建或插入字符串，整数时，会花费更多的时间。

int：那么大家都知道对于整数来说，小数据池的范围是-5~256 ，如果多个变量都是指向同一个（在这个范围内的）数字，他们在内存中指向的都是一个内存地址。

那么对于字符串的规定呢？

str:字符串要从下面这几个大方向讨论：

1,字符串的长度为0或者1，默认都采用了驻留机制（小数据池）。

2,字符串的长度>1,且只含有大小写字母，数字，下划线时，才会默认驻留。

3,用乘法得到的字符串，分两种情况。

　　3.1 乘数为1时：

仅含大小写字母，数字，下划线，默认驻留。

含其他字符，长度<=1,默认驻留。

含其他字符，长度>1,默认驻留。

　　3.2 乘数>=2时：

仅含大小写字母，数字，下划线，总长度<=20,默认驻留。

4，指定驻留。

from sys import intern
a = intern('hello!@'*20)
b = intern('hello!@'*20)
print(a is b)
#指定驻留是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。

满足以上字符串的规则时，就符合小数据池的概念。

bool值就是True，False，无论你创建多少个变量指向True，False，那么他在内存中只存在一个。

看一下用了小数据池（驻留机制）的效率有多高：

显而易见，节省大量内存在字符串比较时，非驻留比较效率o(n)，驻留时比较效率o(1)。

好，那么现在咱们知道了小数据池的概念，知道了代码块，那么还有什么问题呢？有！有！有！

下面就是咱们的关键部分，也是这篇博客的高潮部分，瞪大眼睛看~

四，代码块与小数据池的关系。

同样一段代码，为什么在交互方式中执行，和通过python代码的文件执行结果不同呢？

# pycharm 通过运行文件的方式执行下列代码：
i1 = 1000
i2 = 1000
print(i1 is i2)  # 结果为True

通过交互方式中执行下面代码：
>>> i1 = 1000
>>> i2 = 1000
>>> print(i1 is i2)
False

结果为什么不同呢？难道是解释器出问题，还是pycharm软件出问题了？？？ NONONO，Too Young Too Simple!

这是因为代码块内的缓存机制，和代码块与代码块之间的缓存机制不同！

　　Python在执行同一个代码块的初始化对象的命令时，会检查是否其值是否已经存在，如果存在，会将其重用。换句话说：执行同一个代码块时，遇到初始化对象的命令时，他会将初始化的这个变量与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，如果有同样的记录那么它会重复使用这个字典中的之前的这个值。所以在你给出的例子中，文件执行时（同一个代码块）会把i1、i2两个变量指向同一个对象。

　　如果是不同的代码块，他就会看这个两个变量是否是满足小数据池的数据，如果是满足小数据池的数据则会指向同一个地址。所以：i1、i2赋值语句分别被当作两个代码块执行，但是他们不满足小数据池的数据所以会得到两个不同的对象，因而is判断返回False。

更多验证：

# 虽然在同一个文件中，但是是不同的代码块，不满足小数据池（驻存机制），则指向两个不同的地址。
def func():
    i1 = 1000
    print(id(i1))  # 2288555806672

def func2():
    i1 = 1000
    print(id(i1))  # 2288557317392

func()
func2()

最后，在深入一点，对于同一个代码块的变量复用的问题，只能针对于数字，字符串，bool值，而对于其他数据类型是不成立的。

# 同一个代码块下，数字，字符串，bool值的复用成立。
a1 = 1000
a2 = 1000
print(id(a1),id(a2))  # 2419837390800 2419837390800

s1 = 'alexsb@'
s2 = 'alexsb@'

print(id(s1),id(s2))  # 2278732245624 2278732245624  

f1 = True
f2 = True
print(id(f1),id(f2))  # 1672093872 1672093872

# 同一个代码块下，元祖，列表，字典的复用不成立。
tu1 = (1,2,3)
tu2 = (1,2,3)
print(id(tu1),id(tu2))  # 2278732278088 2278732279312

l1 = [1, 2, 3]
l2 = [1, 2, 3]
print(id(l1),id(l2))  # 2278733685000 2278733685192

dic1 = {'name':'taibai'}
dic2 = {'name':'taibai'}
print(id(dic1),id(dic2))  # 2278728382728 2278728382856