京公网安备 11010802034615号
经营许可证编号:京B2-20210330
现在各行各业可是都掀起了一股python学习的热潮,几乎每位职场人士都在学习和使用python。python大家都很熟悉了,共享经济大家也都知道,可是python运用了共享经济这件事你了解吗?想知道的话,就来看小编今天跟大家分享的这篇“Python 为了提升性能,竟运用了共享经济”的文章吧。
以下文章来源:微信公众号Python猫
作者:豌豆花下猫
大家或许知道,Python 为了提高内存的利用效率,采用了一套共用对象内存的分配策略。
例如,对于那些数值较小的数字对象([-5, 256])、布尔值对象、None 对象、较短的字符串对象(通常是 20)等等,字面量相等的对象实际上是同一个对象。
# 共用内存地址的例子 a = 100 b = 100 s = "python_cat" t = "python_cat" id(a) == id(b) # 结果:True id(s) == id(t) # 结果:True
我很早的时候曾写过一篇《Python中的“特权种族”是什么?》,把这些对象统称为“特权种族”,它们是 Python 在内存管理机制上使用的优化技巧。
前不久,我还写了一篇《Python 内存分配时的小秘密》,也是介绍内存管理的技巧。
这两篇文章有所区别:旧文主要涉及了内存共用与对象驻留的机制,而新文介绍的是内存分配、动态扩容以及内存回收的相关机制。
它们令我不由自主地想到两个词:共享经济与供需平衡。
如果你没有读过那两篇文章,我强烈建议你先回看一下,然后再看看我的联想是否有道理:那几类特权种族对象其实是在共享内存,表面上的不同对象,其实是在循环利用;至于供需平衡也好理解,创建某些对象时,按照预期的诉求去分配内存,在扩容时则灵活调节,达到了供需之间的平衡。
透过现象看本质,Python 可以很有趣。
但是,Python 的有趣之处还不止于此,本文要继续分享另一种内存管理机制,在某种程度上,它实现了共享经济与供需平衡的融合,我们从中可揭开 Python 的另一重身份……
上面列出的"特权种族"都是不可变对象(而“供需平衡”主要出现于可变对象),对于这些不变的对象,当出现多处使用时,共用一个对象似乎是种不错的优化方法。
我曾有一种猜想:Python 的不可变对象都可能是特权种族。
我没有试图去完全证实它,本文只想考察其中一种不可变对象:元组。它是不可变对象,那么,是否有共用对象的机制呢?
下面把它跟列表作一下对比:
# 空对象的差别 a = [] b = [] c = () d = () print(id(a)==id(b)) # 结果:False print(id(c)==id(d)) # 结果:True
由此可见,两个空列表是不同的对象,而两个空元组其实是同一个对象。这至少说明了,空元组在内存中只有一个,它属于已提到的特权种族。
将实验延伸到集合与字典,它们是可变对象,你会发现结果跟列表一样,存在多个副本,即不是特权种族。我就不举例了。
由上述的实验结果,还能引出两个问题,但是它们偏离了本文主题,我不打算深入辨析,简单列一下:
空元组体现了共享经济,但由于它是不可变对象,所以不存在动态扩容,就只体现了极少的供需平衡。
作为对照,列表等可变对象充分表现了供需平衡,却似乎没办法体现共享经济。
比如说,我们把一个列表想象成一个可自增的杯子(毕竟它是某种容器),再把它的元素想象成不同种类的液体(水、可乐、酒……)。
那么,我们的问题是:两杯东西是否可以共享为一个对象呢?或者说,有没有可能共享那只杯子呢?这样就可以节省内存(在那篇讲小秘密的文章中展示过:“空杯子”占用的内存可不少),提升效率啦。
对于第一个问题,答案为否,验证过程略。对于第二个问题,在上一节中,我们已验证过两个空杯子(即空列表),答案也为否。
但是,第二个问题还有其它的可能!下面让我们换一种实验方法:
# 实验版本:Python 3.6.1
a = [[] for i in range(4)]
print(id(a))
for i in range(len(a)):
print(f'{i} -- {id(a[i])}')
# a[i] = 1 # PS:可去除注释,再执行一次,结果的顺序有差别
del a
print("after del")
b = [[] for i in range(4)]
print(id(b))
for i in range(len(b)):
print(f'{i} -- {id(b[i])}')
以上代码在不同环境中,执行结果可能有所差异。我执行的一次结果如下:
2012909395656 0 -- 2012909395272 1 -- 2012909406472 2 -- 2012909395208 3 -- 2012909395144 after del 2012909395656 0 -- 2012909395272 1 -- 2012909406472 2 -- 2012909395208 3 -- 2012909395144
分析结果可知:列表对象在被回收之后,并不会彻底消除,它的内存地址会传递给新创建的列表,也就是说,新创建的列表其实共享了旧列表的内存地址!
再结合前面的例子,我们可以说,先后静态创建的两个列表会分配不同的内存地址,但是,经过动态回收之后,先后创建的列表可能是同一个内存地址!(注意:这里说的是“可能”,因为在新列表创建前,若有其它地方也在创建列表,那后者可能夺去先机。)
延伸到其它基本的可变对象,例如集合与字典,也有同样的共享策略,其目的显而易见:循环利用这些对象的“残躯”,可以避免内存碎片,提高执行性能。
共享一只杯子,总比重新创造一只杯子,要更高效便捷,对吧?
Python 解释器在实现这个机制时,使用了一个叫做free_list的全局变量,其工作原理是:
图片来源:https://dwz.cn/QWD6RxOx
好了,现在我们可以说,列表、集合与字典这些可变对象,它们都不是前文所说的特权种族,但是,在它们背后都藏着循环使用的共享思想,这一点却是相通的。
Python 解释器在内存管理上真是煞费苦心啊,在那些司空见惯的基本对象上,它施加了诸多的小魔法,在我们毫不觉察的时候,它们有条不紊地运作,而当我们终于见识清楚后,就不得不感叹它的精妙了。
Python 算是一个精打细算的“经济学家”了。
回顾全文,最后作一个小结:
数据分析咨询请扫描二维码
若不方便扫码,搜微信号:CDAshujufenxi
在Python开发中,HTTP请求是与外部服务交互的核心场景——调用第三方API、对接微服务、爬取数据等都离不开它。虽然requests库已 ...
2025-12-12在数据驱动决策中,“数据波动大不大”是高频问题——零售店长关心日销售额是否稳定,工厂管理者关注产品尺寸偏差是否可控,基金 ...
2025-12-12在CDA(Certified Data Analyst)数据分析师的能力矩阵中,数据查询语言(SQL)是贯穿工作全流程的“核心工具”。无论是从数据库 ...
2025-12-12很多小伙伴都在问CDA考试的问题,以下是结合 2025 年最新政策与行业动态更新的 CDA 数据分析师认证考试 Q&A,覆盖考试内容、报考 ...
2025-12-11在Excel数据可视化中,柱形图因直观展示数据差异的优势被广泛使用,而背景色设置绝非简单的“换颜色”——合理的背景色能突出核 ...
2025-12-11在科研实验、商业分析或医学研究中,我们常需要判断“两组数据的差异是真实存在,还是偶然波动”——比如“新降压药的效果是否优 ...
2025-12-11在CDA(Certified Data Analyst)数据分析师的工作体系中,数据库就像“数据仓库的核心骨架”——所有业务数据的存储、组织与提 ...
2025-12-11在神经网络模型搭建中,“最后一层是否添加激活函数”是新手常困惑的关键问题——有人照搬中间层的ReLU激活,导致回归任务输出异 ...
2025-12-05在机器学习落地过程中,“模型准确率高但不可解释”“面对数据噪声就失效”是两大核心痛点——金融风控模型若无法解释决策依据, ...
2025-12-05在CDA(Certified Data Analyst)数据分析师的能力模型中,“指标计算”是基础技能,而“指标体系搭建”则是区分新手与资深分析 ...
2025-12-05在回归分析的结果解读中,R方(决定系数)是衡量模型拟合效果的核心指标——它代表因变量的变异中能被自变量解释的比例,取值通 ...
2025-12-04在城市规划、物流配送、文旅分析等场景中,经纬度热力图是解读空间数据的核心工具——它能将零散的GPS坐标(如外卖订单地址、景 ...
2025-12-04在CDA(Certified Data Analyst)数据分析师的指标体系中,“通用指标”与“场景指标”并非相互割裂的两个部分,而是支撑业务分 ...
2025-12-04每到“双十一”,电商平台的销售额会迎来爆发式增长;每逢冬季,北方的天然气消耗量会显著上升;每月的10号左右,工资发放会带动 ...
2025-12-03随着数字化转型的深入,企业面临的数据量呈指数级增长——电商的用户行为日志、物联网的传感器数据、社交平台的图文视频等,这些 ...
2025-12-03在CDA(Certified Data Analyst)数据分析师的工作体系中,“指标”是贯穿始终的核心载体——从“销售额环比增长15%”的业务结论 ...
2025-12-03在神经网络训练中,损失函数的数值变化常被视为模型训练效果的“核心仪表盘”——初学者盯着屏幕上不断下降的损失值满心欢喜,却 ...
2025-12-02在CDA(Certified Data Analyst)数据分析师的日常工作中,“用部分数据推断整体情况”是高频需求——从10万条订单样本中判断全 ...
2025-12-02在数据预处理的纲量统一环节,标准化是消除量纲影响的核心手段——它将不同量级的特征(如“用户年龄”“消费金额”)转化为同一 ...
2025-12-02在数据驱动决策成为企业核心竞争力的今天,A/B测试已从“可选优化工具”升级为“必选验证体系”。它通过控制变量法构建“平行实 ...
2025-12-01