Pytorch如何保存训练好的模型

Posted 2022-05-09 玛丽莲茼蒿

0.为什么要保存和加载模型

用数据对模型进行训练后得到了比较理想的模型，但在实际应用的时候不可能每次都先进行训练然后再使用，所以就得先将之前训练好的模型保存下来，然后在需要用到的时候加载一下直接使用。模型的本质是一堆用某种结构存储起来的参数，所以在保存的时候有两种方式，一种方式是直接将整个模型保存下来，之后直接加载整个模型，但这样会比较耗内存；另一种是只保存模型的参数，之后用到的时候再创建一个同样结构的新模型，然后把所保存的参数导入新模型。

1.两种情况的实现方法

（1）只保存模型参数字典（推荐）

# 保存：

torch.save(model.state_dict(), mymodel.pth)#只保存模型权重参数，不保存模型结构

# 调用：

model = My_model(*args, **kwargs)  #这里需要重新模型结构，My_model
model.load_state_dict(torch.load(mymodel.pth))#这里根据模型结构，调用存储的模型参数
model.eval()

（2）保存整个模型

# 保存：

torch.save(model, mymodel.pth) #保存整个model的状态

# 调用：

model=torch.load(mymodel.pth) #这里已经不需要重构模型结构了，直接load就可以
model.eval()

3.只保存模型参数的情况（例子）

        pytorch会把模型的参数放在一个字典里面，而我们所要做的就是将这个字典保存，然后再调用。
比如说设计一个单层LSTM的网络，然后进行训练，训练完之后将模型的参数字典进行保存，保存为同文件夹下面的rnn.pkl（或者pth文件或者pt文件）文件：

我们经常会看到后缀名为.pt, .pth, .pkl的pytorch模型文件，这几种模型文件在格式上有什么区别吗？其实它们并不是在格式上有区别，只是后缀不同而已（仅此而已），在用torch.save()函数保存模型文件时，各人有不同的喜好，有些人喜欢用.pt后缀，有些人喜欢用.pth或.pkl.用相同的torch.save（）语句保存出来的模型文件没有什么不同。

在pytorch官方的文档/代码里，有用.pt的，也有用.pth的。一般惯例是使用.pth,但是官方文档里貌似.pt更多，而且官方也不是很在意固定用一种。

 

class LSTM(nn.Module):
    def __init__(self, input_size, hidden_size, num_layers):
        super(LSTM, self).__init__()
        self.hidden_size = hidden_size
        self.num_layers = num_layers
        self.lstm = nn.LSTM(input_size, hidden_size, num_layers, batch_first=True)
        self.fc = nn.Linear(hidden_size, 1)

    def forward(self, x):
        # Set initial states
        h0 = torch.zeros(self.num_layers, x.size(0), self.hidden_size).to(device) 
         # 2 for bidirection
        c0 = torch.zeros(self.num_layers, x.size(0), self.hidden_size).to(device)
        # Forward propagate LSTM
        out, _ = self.lstm(x, (h0, c0))  
        # out: tensor of shape (batch_size, seq_length, hidden_size*2)
        out = self.fc(out)
        return out


rnn = LSTM(input_size=1, hidden_size=10, num_layers=2).to(device)

# optimize all cnn parameters
optimizer = torch.optim.Adam(rnn.parameters(), lr=0.001)  
# the target label is not one-hotted
loss_func = nn.MSELoss()  

for epoch in range(1000):
    output = rnn(train_tensor)  # cnn output`
    loss = loss_func(output, train_labels_tensor)  # cross entropy loss
    optimizer.zero_grad()  # clear gradients for this training step
    loss.backward()  # backpropagation, compute gradients
    optimizer.step()  # apply gradients
    output_sum = output


# 保存模型
torch.save(rnn.state_dict(), 'rnn.pt')

保存完之后利用这个训练完的模型对数据进行处理：

# 测试所保存的模型
m_state_dict = torch.load('rnn.pt')
new_m = LSTM(input_size=1, hidden_size=10, num_layers=2).to(device)
new_m.load_state_dict(m_state_dict)
predict = new_m(test_tensor)

注意：保存模型和加载模型使用的模型结构必须是一样的（在上例代码中，实例化一个LSTM对像，这里要保证传入的参数跟实例化rnn是传入的对象时一样的，即结构相同new_m = LSTM(input_size=1, hidden_size=10, num_layers=2).to(device)；）。最简单的方法其实是直接拷贝一份原来的Python脚本，在里面加上一行就行了。

new_m.load_state_dict(m_state_dict)

4.保存整个模型的情况（例子）

class LSTM(nn.Module):
    def __init__(self, input_size, hidden_size, num_layers):
        super(LSTM, self).__init__()
        self.hidden_size = hidden_size
        self.num_layers = num_layers
        self.lstm = nn.LSTM(input_size, hidden_size, num_layers, batch_first=True)
        self.fc = nn.Linear(hidden_size, 1)

    def forward(self, x):
        # Set initial states
        h0 = torch.zeros(self.num_layers, x.size(0), self.hidden_size).to(device)  # 2 for bidirection
        c0 = torch.zeros(self.num_layers, x.size(0), self.hidden_size).to(device)

        # Forward propagate LSTM
        out, _ = self.lstm(x, (h0, c0))  # out: tensor of shape (batch_size, seq_length, hidden_size*2)
        # print("output_in=", out.shape)
        # print("fc_in_shape=", out[:, -1, :].shape)
        # Decode the hidden state of the last time step
        # out = torch.cat((out[:, 0, :], out[-1, :, :]), axis=0)
        # out = self.fc(out[:, -1, :])  # 取最后一列为out
        out = self.fc(out)
        return out


rnn = LSTM(input_size=1, hidden_size=10, num_layers=2).to(device)
print(rnn)


optimizer = torch.optim.Adam(rnn.parameters(), lr=0.001)  # optimize all cnn parameters
loss_func = nn.MSELoss()  # the target label is not one-hotted

for epoch in range(1000):
    output = rnn(train_tensor)  # cnn output`
    loss = loss_func(output, train_labels_tensor)  # cross entropy loss
    optimizer.zero_grad()  # clear gradients for this training step
    loss.backward()  # backpropagation, compute gradients
    optimizer.step()  # apply gradients
    output_sum = output


# 保存模型

torch.save(rnn, 'rnn1.pt')

保存完之后利用这个训练完的模型对数据进行处理：

new_m = torch.load('rnn1.pt')
predict = new_m(test_tensor)