如今有幾種不同的 Python 解釋器，包括 CPython、Jython、IronPython 等。我們現(xiàn)在討論的優(yōu)化技術(shù)是跟 CPython 這種標(biāo)準(zhǔn)的 Python 解釋器有關(guān)的。

駐留機(jī)制

Interning（駐留機(jī)制）是指根據(jù)需要重用對(duì)象 ，而不是創(chuàng)建新對(duì)象。我們通過(guò)一些例子來(lái)理解 Integer 類型對(duì)象和 String 類型對(duì)象的駐留機(jī)制。

is - is 是一種運(yùn)算符，用于比較兩個(gè) Python 對(duì)象的內(nèi)存位置。

id - id 用于獲取對(duì)象的十進(jìn)制形式的內(nèi)存位置。

Integer 對(duì)象的駐留

Python 啟動(dòng)之時(shí)在內(nèi)存中預(yù)加載了一系列 Integer 對(duì)象，這些對(duì)象是從 -5 到 256 之間的數(shù)字。我們無(wú)論何時(shí)創(chuàng)建的該范圍內(nèi)的 Integer 對(duì)象都會(huì)自動(dòng)指向這些預(yù)先加載的內(nèi)存位置，Python 不會(huì)因此創(chuàng)建新的對(duì)象。

使用這樣的優(yōu)化策略的原因很簡(jiǎn)單，是由于 -5 到 256 范圍內(nèi)的數(shù)字經(jīng)常會(huì)用到。把它們預(yù)存在內(nèi)存中是有實(shí)際意義的。所以，Python 在啟動(dòng)之時(shí)把它們預(yù)加載到內(nèi)存里面使得運(yùn)行速度和內(nèi)存得到優(yōu)化。

例 1

本例中，變量 a 和變量 b 都被賦值 100。由于 100 是 -5 到 256 范圍內(nèi)的數(shù)值，Python 會(huì)使用駐留的對(duì)象，變量 b 也會(huì)指向同一內(nèi)存位置，而不會(huì)創(chuàng)建另一個(gè)值為 100 的對(duì)象。

從下面的代碼可以看出，變量 a 和變量 b 指向的是內(nèi)存中同一對(duì)象。Python 不會(huì)為變量 b 創(chuàng)建新的對(duì)象，而是指向了變量 a 的內(nèi)存位置。這是由于 Integer 對(duì)象的駐留機(jī)制決定的。

例 2

本例中，變量 a 和變量 b 都被賦值 1000。由于 1000 不在 -5 到 256 范圍內(nèi)，Python 會(huì)創(chuàng)建兩個(gè) Integer 對(duì)象。所以變量 a 和變量 b 的存儲(chǔ)位置就不一樣了。

從下面的代碼可以看出，變量 a 和變量 b 在內(nèi)存中的存儲(chǔ)位置是不同的。

String 對(duì)象的駐留

跟 Integer 對(duì)象一樣，某些 String 對(duì)象也是駐留的。一般來(lái)說(shuō)，任何符合標(biāo)識(shí)符命名規(guī)范的 String 對(duì)象都是駐留的。有時(shí)也存在例外，所以不要完全依賴于駐留機(jī)制。

例 1

字符串 “Data” 是合法的標(biāo)識(shí)符，它會(huì)駐留，所以兩個(gè)變量都指向同一內(nèi)存位置。

例 2

字符串 “Data Science” 不是合法的標(biāo)識(shí)符，駐留機(jī)制無(wú)效，所以兩個(gè)變量指向不同的內(nèi)存位置。

上述例子都來(lái)自 Google Colab，使用的 Python 版本是 3.6.9。

在 Python 3.6 中，所有合法的、長(zhǎng)度不大于 20 的字符串都是駐留的。但在 Python 3.7 中，長(zhǎng)度上限變?yōu)?4096。所以正如我以前提到的，這些標(biāo)準(zhǔn)因 Python 版本而異。

由于不是所有的 String 對(duì)象都被駐留，Python 提供了強(qiáng)制駐留字符串的方法 sys.intern()。這個(gè)方法除非確實(shí)需要，否則不建議使用。使用方法參考下面的代碼。

String 對(duì)象駐留的重要意義

假定在你的應(yīng)用程序中，會(huì)頻繁進(jìn)行字符串操作。如果使用 == 運(yùn)算符來(lái)比較長(zhǎng)度較大的字符串，Python 會(huì)一個(gè)個(gè)字符去比較，這顯然是費(fèi)時(shí)的。但如果這些長(zhǎng)字符串被駐留，它們就指向了相同的內(nèi)存位置。由于比較內(nèi)存位置的操作會(huì)快得多，我們就可以使用 is 運(yùn)算符來(lái)進(jìn)行字符串比較。