类的惰性属性

Posted 2020-11-17 c-x-a

我们想将一个只读属性定义为property属性方法，只有在访问它时才参与计算。同时，一旦访问了该属性，希望把计算出来的值缓存起来，不要每次访问它时都要重新计算。这样就能很大程度上提升程序的性能。定义一个惰性属性最简单的方法就是利用描述符来完成。

#define a lazyproperty
class Lazyproperty:
    def __init__(self,func):
        self.func = func
    def __get__(self,instance,cls):
        if instance is None:
            return self
        else:
            value = self.func(instance)
            setattr(instance,self.func.__name__,value)
            return value

#Example
import math
class Circle:
    def __init__(self,radius):
        self.radius = radius

    @Lazyproperty
    def area(self):
        print(‘Computing area‘)
        return math.pi*self.radius*2
    @Lazyproperty
    def perimeter(self):
        print(‘Computing perimeter‘)
        return 2*math.pi*self.radius

c = Circle(4.0)
print(c.radius)
print(‘calling c.area the first time:‘)
print(c.area)
print(‘calling c.area the second time:‘)
print(c.area)

打印输出：
4.0
calling c.area the first time:
Computing area
25.132741228718345
calling c.area the second time:
25.132741228718345

从示例中可以很清楚的看出，第一次调用c.area时计算过程被执行，第二次调用它的时候，计算过程没有执行，是因为计算一次之后，它的值就被储存起来了，第二次直接拿出来用，从而加快了程序的运行。

前面提到描述符的时候讲过，当吧描述符放到类的定义体中的时候，访问它的属性会出发get(),set(),delete()方法。但是，如果一个描述符只定义了get()方法，则它的绑定关系比一般情况要弱化的多。特别是，只有当被访问的属性不在底层的实例字典中时，_get_()方法会得到调用。

但是，这种技术有一个潜在是bug，一旦使用了这种方法，计算的值就会变成可变的了。

c.area = 66
print(c.area)
打印输出：66

如果考虑到可变性，可以使用一种方法去修复这个bug，但是同时执行效率也会大大的降低。

def lazyproperty(func):
    name = ‘_lazy_‘ + func.__name__
    @property
    def lazy(self):
        if hasattr(self,name):
            return getattr(self,name)
        else:
            value = func(self)
            setattr(self,name,value)
            return value
    return lazy

#Example
import math
class Circle:
    def __init__(self,radius):
        self.radius = radius

    @lazyproperty
    def area(self):
        print(‘Computing area‘)
        return math.pi*self.radius*2
    @lazyproperty
    def perimeter(self):
        print(‘Computing perimeter‘)
        return 2*math.pi*self.radius

c = Circle(4.0)
print(c.radius)
print(‘calling c.area the first time:‘)
print(c.area)
print(‘calling c.area the second time:‘)
print(c.area)

打印输出：
4.0
calling c.area the first time:
Computing area
25.132741228718345
calling c.area the second time:
25.132741228718345

从该实例中可以发现，达到了同样的效果。

c.area = 66
print(c.area)

Traceback (most recent call last):
  File "D:/home/WX/test_lazyproperty.py", line 32, in <module>
    c.area = 66
AttributeError: can‘t set attribute

之后改变c.area的值，发现报错，不能被修改。这样就修复了第一种方法中计算值可以被外部改变的bug。这种方法的缺点就是所有的get操作都必须经由属性的getter函数来处理。这比直接在实例字典中查找相应的值要慢一些。

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