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当一个类需要创建大量实例时，可以通过
__slots__声明实例所需要的属性，本文介绍__slots__相关内容。
简介
Python 中一切皆为对象，类也是如此，类中的变量具有强大的动态灵活性，这依赖于变量实现了类似字典管理的机制。但当我们需要限制实例的属性时该如何实现？
限制变量范围
为了达到限制的目的，Python允许在定义class的时候，定义一个特殊的__slots__变量，来限制该class实例能添加的属性：
class Student:
__slots__ = ('name', 'age')
s = Student()
s.name = 'digg' ## OK
s.age = '19' ## OK
s.score = 99 ## ERROR
-->
Traceback (most recent call last):
File "<stdin>", line 1, in <module>
AttributeError: 'Student' object has no attribute 'score'
由于’score’没有被放到__slots__中，所以不能绑定score属性，试图绑定score将得到AttributeError的错误。
提升成员访问性能
__slots__ 变量设置了类访问成员的活动范围，舍弃了原始Python类的灵活性，但是收益是类成员访问效率的提升。
python文档中这样介绍它
3.3.2.4. *slots* slots 允许我们显式地声明数据成员（例如特征属性）并禁止创建 dict 和 weakref (除非是在 slots 中显式地声明或是在父类中可用。) 相比使用 dict 此方式可以显著地节省空间。 属性查找速度也可得到显著的提升。
python的动态性一部分源自于__dict__，属性都保存在__dict__的一个字典中，我们可以随时向这个字典添加新内容，这是MonkeyPatch的能力。
而当我们显示的声明了__slots__，python将不会给这个类创建__dict__ 和 __weakref__
注:
__weakref__是软引用，类似于指针，不会增加引用计数器
继承问题
但是__slots__遇到继承时，就会出现很多问题。准确的说，__slots__不会被继承。当我们用一个不带有__slots__的子类，继承带有__slots__的父类时。子类还是会生成__dict__ 和 __weakref__。
为解决__slots__无法继承的问题可以采用 metaclass 的能力。
class SlotsMeta(type):
def __new__(mcs, *args, **kwargs):
if super_class := args[1]:
if getattr(super_class[0], "__slots__", None):
__attr = args[2]
if not __attr.get("__slots__"):
__attr["__slots__"] = ()
args = (args[0], args[1], __attr)
return super().__new__(mcs, *args, **kwargs)
class SlotsClass(metaclass=SlotsMeta):
__slots__ = ('a', 'b', 'c')
def __init__(self):
self.a = 1
self.b = 2
self.c = 3
class SubClass(SlotsClass):
def __init__(self):
self.d = 4
self.e = 5
self.a = 7
- 这个Metaclass 在被
单继承时执行了如下逻辑：
graph TD
A{父类是否有__slots__}
B{子类是否有__slots__}
C[跳过]
D[跳过]
E[设置__slots__为空]
A -- 否 -->C
A -- 是 --> B
B -- 否 --> D
B -- 是 --> E
- 继承结果
父类有 __slot__ | 父类无 __slot__ | |
|---|---|---|
子类有 __slot__ | 子类的的实际范围为父子__slots__ 的并集 | 子类的的实际范围为子类本身的__slots__ |
子类无 __slot__ | 子类__slots__= () ，无法创建新成员，完全遵循父类的规则 | 子类没有设置 __slots__ |
- 可以看到当父类有
__slots__而子类没有时（也就是我们期望继承时），子类被约束在父类的规则之下，无法创建新成员，其他情况不受影响，也就达到了我们需要继承父类__slots__的目的
约束范围
需要注意一点，__slots__是类对实例属性的约束，而类对象无法通过该属性，约束自己。即为类对象添加新属性，仍然是被允许的。