Python 中的sys模塊極為基礎而重要,它主要提供了一些給解釋器使用(或由它維護)的變量,以及一些與解釋器強交互的函數。
本文將會頻繁地使用該模塊的getsizeof()方法,因此,我先簡要介紹一下:
該方法用于獲取一個對象的字節大小(bytes)
它只計算直接占用的內存,而不計算對象內所引用對象的內存
這里有個直觀的例子:
上例說明了一件事:一個靜態創建的列表,如果只包含兩個元素,那它自身占用的內存就是 80 字節,不管其元素所指向的對象是什么。
好了,擁有這把測量工具,我們就來探究一下 Python 的內置對象都藏了哪些小秘密吧。
1、空對象不是“空”的!
對于我們熟知的一些空對象,例如空字符串、空列表、空字典等等,不知道大家是否曾好奇過,是否曾思考過這些問題:
空的對象是不是不占用內存呢?如果占內存,那占用多少呢?為什么是這樣分配的呢?
直接上代碼吧,一起來看看幾類基本數據結構的空對象的大小:
可見,雖然都是空對象,但是這些對象在內存分配上并不為“空”,而且分配得還挺大(記住這幾個數字哦,后面會考)。
排一下序:基礎數字<空元組 < 空字符串 < 空列表 < 空集合 < 空字典。
這個小秘密該怎么解釋呢?
因為這些空對象都是容器,我們可以抽象地理解:它們的一部分內存用于創建容器的骨架、記錄容器的信息(如引用計數、使用量信息等等)、還有一部分內存則是預分配的。
2、內存擴充不是均勻的!
空對象并不為空,一部分原因是 Python 解釋器為它們預分配了一些初始空間。在不超出初始內存的情況下,每次新增元素,就使用已有內存,因而避免了再去申請新的內存。
那么,如果初始內存被分配完之后,新的內存是怎么分配的呢?
分別給三類可變對象添加 26 個元素,看看結果如何:
由此能看出可變對象在擴充時的秘密:
超額分配機制:申請新內存時并不是按需分配的,而是多分配一些,因此當再添加少量元素時,不需要馬上去申請新內存
非均勻分配機制:三類對象申請新內存的頻率是不同的,而同一類對象每次超額分配的內存并不是均勻的,而是逐漸擴大的
3、列表不等于列表!
以上的可變對象在擴充時,有相似的分配機制,在動態擴容時可明顯看出效果。
那么,靜態創建的對象是否也有這樣的分配機制呢?它跟動態擴容比,是否有所區別呢?
先看看集合與字典:
看到這個結果,再對比上一節的截圖,可以看出:在元素個數相等時,靜態創建的集合/字典所占的內存跟動態擴容時完全一樣。
這個結論是否適用于列表對象呢?一起看看:
上一節的截圖顯示,列表在前 4 個元素時都占 96 字節,在 5 個元素時占 128 字節,與這里明顯矛盾。
所以,這個秘密昭然若揭:在元素個數相等時,靜態創建的列表所占的內存有可能小于動態擴容時的內存!
也就是說,這兩種列表看似相同,實際卻不同!列表不等于列表!
4、消減元素并不會釋放內存!
前面提到了,擴充可變對象時,可能會申請新的內存。
那么,如果反過來縮減可變對象,減掉一些元素后,新申請的內存是否會自動回收掉呢?
如代碼所示,列表在一擴一縮后,雖然回到了原樣,但是所占用的內存空間可沒有自動釋放啊。其它的可變對象同理。
這就是 Python 的小秘密了,“胖子無法減重原理”:瘦子變胖容易,縮減身型也容易,但是體重減不掉,哈哈~~~
5、空字典不等于空字典!
使用 pop() 方法,只會縮減可變對象中的元素,但并不會釋放已申請的內存空間。
還有個 clear() 方法,它會清空可變對象的所有元素,讓我們試試看吧:
調用 clear() 方法,我們就獲得了幾個空對象。
在第一小節里,它們的內存大小已經被查驗過了。(前面說過會考的,請默寫回看下)
但是,如果這時再查驗的話,你會驚訝地發現,這些空對象的大小跟前面查的并不完全一樣!
空列表與空元組的大小不變,然而空字典(72)竟然比前面的空字典(240)要小很多!
也就是說,列表與元組在清空元素后,回到起點不變初心,然而,字典這家伙卻是“賠了夫人又折兵”,不僅把“吃”進去的全吐出來了,還把自己的老本給虧掉了!
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