代码块缓存、小数据池

代码块缓存

代码块
Python程序是由代码块构造的,一个模块、一个函数、一个类、一个文件等都是一个代码块,特别地,在Python解释器交互环境中,每个命令都是一个代码块。

缓存机制
Python在执行同一个代码块时,遇到初始化变量的命令时,它会将初始化的这个变量与其值存储在一个字典中,在遇到新的变量时,会先在字典中查询记录,如果该变量对应的值的记录已经存在,则该变量会重复使用这个值,即会把前后两个变量指向同一个值对象,值对象在内存中只存在一个,这就是代码块的缓存机制,缓存机制的适用类型有:int、float、str、bool。
int、float:任何数字在同一代码块下都会复用;
bool:True和False在字典中会以1和0的方式存在,因此也都会被复用;
str:缓存机制符合以下规则:
非乘法得到的字符串都会被缓存复用,如:

s1='中文xa#!@jndslskkaskakskkkkkkkkdfjkd()&*^$$ksjfkls'
s2='中文xa#!@jndslskkaskakskkkkkkkkdfjkd()&*^$$ksjfkls'
print(s1 is s2)  # True

乘法得到的字符串分两种情况:
1)乘数为1时,同非乘法得到的字符串一样,都满足代码块的缓存机制,如:

s1='中文xa#!@jndslskkaskakskkkkkkkkdfjkd()&*^$$ksjfkls' * 1
s2='中文xa#!@jndslskkaskakskkkkkkkkdfjkd()&*^$$ksjfkls' * 1
print(s1 is s2)  # True

2)乘数>=2时,仅包含大小写字母、数字、下划线并且总长度 <=20 的字符串才满足代码块的缓存机制,如:

s1='中文xa#!@jndslskkaskakskkkkkkkkdfjkd()&*^$$ksjfkls' * 2
s2='中文xa#!@jndslskkaskakskkkkkkkkdfjkd()&*^$$ksjfkls' * 2
print(s1 is s2)  # False 总长度超过20且包含除字母、数字、下划线的字符

s3='中文xa#!@j' * 2
s4='中文xa#!@j' * 2
print(s3 is s4)  # False 包含除字母、数字、下划线的字符

s5='2a_j' * 6
s6='2a_j' * 6
print(s5 is s6)  # False 总长度超过20

s7='2a_j' * 5
s8='2a_j' * 5
print(s7 is s8)  # True 

小数据池

小数据池即小整数缓存机制,Python自动将 -5~256 之间的整数进行了缓存,也将一定规则的字符串在字符串驻留池中创建了一份,即在内存中只创建一份。它主要是针对不同代码块之间的缓存机制。
1.int :小数据池的范围是 -5~256,多个变量都指向在此范围内的同一个数字时,它们在内存中都指向同一个内存地址,超过此范围则指向不同的内存地址,以命令行为例(每行命令为一个代码块,不同行的命令为不同的代码块):

>>> a=256
>>> b=256
>>> a is b
True

>>> a=257
>>> b=257
>>> a is b
False

>>> a=-5
>>> b=-5
>>> a is b
True

>>> a=-6
>>> b=-6
>>> a is b
False

这里,我还顺便试了一下float类型的数据是否符合此原则,实事实证明是不符合的:

>>> a=0.0
>>> b=0.0
>>> a is b
False

>>> a=-0.1
>>> b=-0.1
>>> a is b
False

2.bool:相当于整数中的1和0,因此满足缓存复用:

>>> a = True
>>> b = True
>>> a is b
True

3.字符串:依然分为好几种情况:
长度为0或者1,默认都采用了驻留机制:

>>> s1='a'
>>> s2='a'
>>> s1 is s2
True

>>> s3=''
>>> s4=''
>>> s3 is s4
True

>>> s5='#'
>>> s6='#'
>>> s5 is s6
True

长度>1,仅包含字母、数字、下划线时,才会采用驻留机制:

>>> s1='@a'
>>> s2='@a'
>>> s1 is s2
False

>>> s3='s____s111111111111aaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaa'
>>> s4='s____s111111111111aaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaa'
>>> s3 is s4
True

用乘法得到的字符串,乘数为1时,仅含字母、数字、下划线时(不限制长度),才会采用驻留机制,其它字符乘数为1且长度<=1时,才会采用驻留机制:

>>> s1='@'*1
>>> s2='@'*1
>>> s1 is s2
True

>>> s3='@#a'*1
>>> s4='@#a'*1
>>> s3 is s4
False

用乘法得到的字符串,乘数 >=2 时,仅含字母、数字、下划线且总长度<=20,才会采用驻留机制:

>>> s1='ab_@'*5
>>> s2='ab_@'*5
>>> s1 is s2
False #包含其它字符

>>> s3='ab_1'*6
>>> s4='ab_1'*6
>>> s3 is s4
False #总长度超过20

>>> s5='ab_1'*5
>>> s6='ab_1'*5
>>> s5 is s6
True

指定驻留

除了小数据池规则以外,你可以指定任意的字符串加入到小数据池中,让其只在内存中创建一个对象,多个变量都是指向这一个字符串,这就是指定驻留,方法如下:

>>> from sys import intern  #python2中import貌似会报错
>>> s1 = intern('ab_@'*5)
>>> s2 = intern('ab_@'*5)
>>> s1 is s2
True

总结

如果在同一代码块下,则采用同一代码块下的换缓存机制;
如果是不同代码块,则采用小数据池的驻留机制,该机制比代码块缓存机制要严格一些;
特殊情况下,采用指定驻留。

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