Python 延迟初始化（lazy property）

Python 对象的延迟初始化是指，当它第一次被创建时才进行初始化，或者保存第一次创建的结果，然后每次调用的时候直接返回该结果。

延迟初始化主要用于提高性能，避免浪费计算，并减少程序的内存需求。

property

在切入正题之前，我们了解下property的用法，property可以将属性的访问转变成方法的调用。

class Circle(object): 
  def __init__(self, radius): 
    self.radius = radius 
  
  @property
  def area(self): 
    return 3.14 * self.radius ** 2
  
c = Circle(4) 
print c.radius 
print c.area 

可以看到，area虽然是定义成一个方法的形式，但是加上@property后，可以直接执行c.area，当成属性访问。

现在问题来了，每次调用c.area，都会计算一次，太浪费cpu了，怎样才能只计算一次呢?这就是lazy property。

lazy property

实现延迟初始化有两种方式，一种是使用python描述符，另一种是使用@property修饰符。

方式1：

class lazy(object): 
  def __init__(self, func): 
    self.func = func 
  
  def __get__(self, instance, cls): 
    val = self.func(instance) 
    setattr(instance, self.func.__name__, val) 
    return val 
  
class Circle(object): 
  def __init__(self, radius): 
    self.radius = radius 
  
  @lazy
  def area(self): 
    print 'evalute'
    return 3.14 * self.radius ** 2
  
c = Circle(4) 
print c.radius 
print c.area 
print c.area 
print c.area 

结果'evalute'只输出了一次。在lazy类中，我们定义了__get__()方法，所以它是一个描述符。当我们第一次执行c.area时，python解释器会先从c.__dict__中进行查找，没有找到，就从Circle.__dict__中进行查找，这时因为area被定义为描述符，所以调用__get__方法。

在__get__()方法中，调用实例的area()方法计算出结果，并动态给实例添加一个同名属性area，然后将计算出的值赋予给它，相当于设置c.__dict__['area']=val。

当我们再次调用c.area时，直接从c.__dict__中进行查找，这时就会直接返回之前计算好的值了。

不太懂python描述符的话，可以参考Descriptor HowTo Guide。

方式2

def lazy_property(func):
    attr_name = "_lazy_" + func.__name__

    @property
    def _lazy_property(self):
        if not hasattr(self, attr_name):
            setattr(self, attr_name, func(self))
        return getattr(self, attr_name)

    return _lazy_property

class Circle(object): 
  def __init__(self, radius): 
    self.radius = radius 
  
  @lazy_property
  def area(self): 
    print 'evalute'
    return 3.14 * self.radius ** 2

这里与方法1异曲同工，在area()前添加@lazy_property相当于运行以下代码：

lazy_property(area)

lazy_property()方法返回_lazy_property，_lazy_property又会调用_lazy_property()方法，剩下的操作与方法1类似。

我们可以检查下是否真的延迟初始化了：

c = Circle(4) 
print "before first visit"
print c.__dict__  
c.area
print "after first visit"
print c.__dict__

输出结果为：

before first visit
{'radius': 4}
evalute
after first visit
{'_lazy_area': 50.24, 'radius': 4}

从中可以看书，只有当我们第一次访问c.area时，才调用area方法，说明确实延迟初始化了。

参考文献

• Descriptor HowTo Guide

• lazy evaluation

• python中的property及实现lazy property(原博客已找不到)