Python编程通过懒属性提升性能-编程学习网

懒加载是一种编程范式，它推迟加载操作，直到不得不这样做。通常，当操作开销很大，需要耗费大量时间或空间时，惰性求值是首选实现。例如，在 Python 中，涉及惰性求值的最著名技术之一是生成器。生成器不是为迭代创建整个序列，而是懒惰地一次生成一个元素。

在 Python 世界之外，许多其他面向对象的编程语言，例如 Swift 和 Kotlin，都具有与对象相关的惰性求值。具体来说，你可以指定自定义实例对象的特定属性是惰性的，这意味着在显式访问这些属性之前不会创建这些属性。

为什么需要懒加载

在我们开始讨论懒属性之前，有些人可能想知道为什么它很重要，或者我们为什么要使用懒属性。

比如在社交网站中，一个功能是查看一个人的关注者，以列表的形式呈现。当我们点击一个用户时，我们可以在弹出窗口中查看该用户的个人资料。获取用户个人资料数据的操作可能很昂贵，不仅需要访问远程服务器，还需要将数据存储在内存中。

那么在编程实现时可以把关注者的个人资料作为懒属性，仅在点击特定用户名时才获取该属性。

这就是为什么我们需要懒属性。

如何使用懒加载

方法 1：

使用 @property

@property 是一个装饰器，可以将常规函数转化为属性，比如支持点符号访问。因此，严格来说，创建属性并不是真正创建懒属性本身。相反，它只是提供一个接口来简化数据处理的问题。让我们先看看下面的代码。


class User:
    def __init__(self):
        self._profile_data = None
    @property
    def profile_data(self):
        if self._profile_data is None:
            print("执行耗时操作...")
            self._profile_data = 'profile data'
        return self._profile_data
demo = User()
print("init done")
print(demo.profile_data)
#init done
#执行耗时操作...
#profile data

初始化完成后并不会执行耗时操作，对应的加载用户列表就不会觉得卡。只有在获取用户资料（点击操作）时，程序会先判断是否已经存在 _profile_data，没有才会执行耗时操作，如果有直接返回，大大提升了效率。

方法 2：

使用 __getattr__ 特殊方法

在 Python 中，名称前后有双下划线的函数称为魔术方法。__getattr__ 可以帮助我们实现懒属性。

对于自定义类，实例对象的属性保存在字典中，可以访问实例对象的 __dict__ 属性获取。值得注意的是，如果__dict__ 不包含指定的属性，Python 将会调用魔术方法 __getattr__，写个代码你就明白了：


class User:
    def __init__(self):
        self._profile_data = None
        self.name = 'None'
     def __getattr__(self, item):
        print("called __getattr__")
        if item == 'profile_data':
            if self._profile_data is None:
                print("执行耗时操作...")
                self._profile_data = 'profile data'
            return self._profile_data
 user = User()
print("init done")
print(user.__dict__)
print(user.profile_data)
print(user.__dict__)
print(user.name)

输出结果如下：


init done
{'_profile_data': None, 'name': 'None'}
called __getattr__
执行耗时操作...
profile data
{'_profile_data': 'profile data', 'name': 'None'}
None

和方法 1 一样，初始化完成后并不会执行耗时操作，我们在获取 profile_data 属性时，由于 profile_data 不在 __dict__ 中，因此会执行 __getattr__ 方法获取，而 name 在 __dict__ 获取 name 属性时根本就不会执行 __getattr__ 方法。

怎么判断一个属性是不是在 __dict__ 中呢，只要没有显式的定义该属性，或者使用 setattr 来设置属性，它就不会在 __dict__ 中。

因此可以借助魔术方法 __getattr__ 来创建懒属性 profile_data。

需要注意，Python 还有一个类似的魔术方法 __getattribute__,与 __getattr__ 方法不同的是，每次获取属性时都会调用 __getattribute__ 方法。


class User:
    def __init__(self):
        self._profile_data = None
        self.name = 'None'
    def __getattribute__(self, item):
        print("called __getattr__")
user = User()
print("init done")
print(user.profile_data)
print(user.name)

程序输出如下：