2022年 11月 9日

在Python中 什么是小数据池

一,什么是代码块
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:
在这里插入图片描述

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:
在这里插入图片描述

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 = 'Tom'
 print(id(name))
 #5117952
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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。

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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。

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

翻译并汇总一下,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,就是内存中只创建一个。

优点:能够提高一些字符串,整数处理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,避免频繁地创建和销毁,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。

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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)。

在这里插入图片描述

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。
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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。

在这里插入图片描述

含其他字符,长度<=1,默认驻留。

在这里插入图片描述

含其他字符,长度>1,默认驻留。

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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。
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4,指定驻留。

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'''
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。
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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,那么它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)。

在这里插入图片描述

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
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通过交互方式中执行下面代码:

'''
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'''
>>> i1 = 1000
>>> i2 = 1000
>>> print(i1 is i2)
False
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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?

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:

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# 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()
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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
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