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Python 中的sys 模塊極為基礎(chǔ)而重要，它主要提供了一些給解釋器使用（或由它維護(hù)）的變量，以及一些與解釋器強(qiáng)交互的函數(shù)。
本文將會(huì)頻繁地使用該模塊的getsizeof() 方法，因此，我先簡(jiǎn)要介紹一下：
- 該方法用于獲取一個(gè)對(duì)象的字節(jié)大?。╞ytes）
- 它只計(jì)算直接占用的內(nèi)存，而不計(jì)算對(duì)象內(nèi)所引用對(duì)象的內(nèi)存
這里有個(gè)直觀的例子：
- import sys
- a = [1, 2]
- b = [a, a] # 即 [[1, 2], [1, 2]]
- # a、b 都只有兩個(gè)元素，所以直接占用的大小相等
- sys.getsizeof(a) # 結(jié)果：80
- sys.getsizeof(b) # 結(jié)果：80
上例說(shuō)明了一件事：一個(gè)靜態(tài)創(chuàng)建的列表，如果只包含兩個(gè)元素，那它自身占用的內(nèi)存就是 80 字節(jié)，不管其元素所指向的對(duì)象是什么。
好了，擁有這把測(cè)量工具，我們就來(lái)探究一下 Python 的內(nèi)置對(duì)象都藏了哪些小秘密吧。
1、空對(duì)象不是“空”的！
對(duì)于我們熟知的一些空對(duì)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(guò)，是否曾思考過(guò)這些問(wèn)題：空的對(duì)象是不是不占用內(nèi)存呢？如果占內(nèi)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(lái)看看幾類(lèi)基本數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的空對(duì)象的大?。?/p>
- import sys
- sys.getsizeof("") # 49
- sys.getsizeof([]) # 64
- sys.getsizeof(()) # 48
- sys.getsizeof(set()) # 224
- sys.getsizeof(dict()) # 240
- # 作為參照：
- sys.getsizeof(1) # 28
- sys.getsizeof(True) # 28
可見(jiàn)，雖然都是空對(duì)象，但是這些對(duì)象在內(nèi)存分配上并不為“空”，而且分配得還挺大（記住這幾個(gè)數(shù)字哦，后面會(huì)考）。
排一下序：基礎(chǔ)數(shù)字<空元組 < 空字符串 < 空列表 < 空集合 < 空字典。
這個(gè)小秘密該怎么解釋呢？
因?yàn)檫@些空對(duì)象都是容器，我們可以抽象地理解：它們的一部分內(nèi)存用于創(chuàng)建容器的骨架、記錄容器的信息（如引用計(jì)數(shù)、使用量信息等等）、還有一部分內(nèi)存則是預(yù)分配的。
2、內(nèi)存擴(kuò)充不是均勻的！
空對(duì)象并不為空，一部分原因是 Python 解釋器為它們預(yù)分配了一些初始空間。在不超出初始內(nèi)存的情況下，每次新增元素，就使用已有內(nèi)存，因而避免了再去申請(qǐng)新的內(nèi)存。
那么，如果初始內(nèi)存被分配完之后，新的內(nèi)存是怎么分配的呢？
- import sys
- letters = "abcdefghijklmnopqrstuvwxyz"
- a = []
- for i in letters:
- a.append(i)
- print(f'{len(a)}, sys.getsizeof(a) = {sys.getsizeof(a)}')
- b = set()
- for j in letters:
- b.add(j)
- print(f'{len(b)}, sys.getsizeof(b) = {sys.getsizeof(b)}')
- c = dict()
- for k in letters:
- c[k] = k
- print(f'{len(c)}, sys.getsizeof(c) = {sys.getsizeof(c)}')
分別給三類(lèi)可變對(duì)象添加 26 個(gè)元素，看看結(jié)果如何：
由此能看出可變對(duì)象在擴(kuò)充時(shí)的秘密：
- 超額分配機(jī)制： 申請(qǐng)新內(nèi)存時(shí)并不是按需分配的，而是多分配一些，因此當(dāng)再添加少量元素時(shí)，不需要馬上去申請(qǐng)新內(nèi)存
- 非均勻分配機(jī)制： 三類(lèi)對(duì)象申請(qǐng)新內(nèi)存的頻率是不同的，而同一類(lèi)對(duì)象每次超額分配的內(nèi)存并不是均勻的，而是逐漸擴(kuò)大的
3、列表不等于列表！
以上的可變對(duì)象在擴(kuò)充時(shí)，有相似的分配機(jī)制，在動(dòng)態(tài)擴(kuò)容時(shí)可明顯看出效果。
那么，靜態(tài)創(chuàng)建的對(duì)象是否也有這樣的分配機(jī)制呢？它跟動(dòng)態(tài)擴(kuò)容比，是否有所區(qū)別呢？
先看看集合與字典：
- # 靜態(tài)創(chuàng)建對(duì)象
- set_1 = {1, 2, 3, 4}
- set_2 = {1, 2, 3, 4, 5}
- dict_1 = {'a':1, 'b':2, 'c':3, 'd':4, 'e':5}
- dict_2 = {'a':1, 'b':2, 'c':3, 'd':4, 'e':5, 'f':6}
- sys.getsizeof(set_1) # 224
- sys.getsizeof(set_2) # 736
- sys.getsizeof(dict_1) # 240
- sys.getsizeof(dict_2) # 368
看到這個(gè)結(jié)果，再對(duì)比上一節(jié)的截圖，可以看出：在元素個(gè)數(shù)相等時(shí)，靜態(tài)創(chuàng)建的集合/字典所占的內(nèi)存跟動(dòng)態(tài)擴(kuò)容時(shí)完全一樣。
這個(gè)結(jié)論是否適用于列表對(duì)象呢？一起看看：
- list_1 = ['a', 'b']
- list_2 = ['a', 'b', 'c']
- list_3 = ['a', 'b', 'c', 'd']
- list_4 = ['a', 'b', 'c', 'd', 'e']
- sys.getsizeof(list_1) # 80
- sys.getsizeof(list_2) # 88
- sys.getsizeof(list_3) # 96
- sys.getsizeof(list_4) # 104
上一節(jié)的截圖顯示，列表在前 4 個(gè)元素時(shí)都占 96 字節(jié)，在 5 個(gè)元素時(shí)占 128 字節(jié)，與這里明顯矛盾。
所以，這個(gè)秘密昭然若揭：在元素個(gè)數(shù)相等時(shí)，靜態(tài)創(chuàng)建的列表所占的內(nèi)存有可能小于動(dòng)態(tài)擴(kuò)容時(shí)的內(nèi)存！
也就是說(shuō)，這兩種列表看似相同，實(shí)際卻不同！列表不等于列表！
4、消減元素并不會(huì)釋放內(nèi)存！
前面提到了，擴(kuò)充可變對(duì)象時(shí)，可能會(huì)申請(qǐng)新的內(nèi)存。
那么，如果反過(guò)來(lái)縮減可變對(duì)象，減掉一些元素后，新申請(qǐng)的內(nèi)存是否會(huì)自動(dòng)回收掉呢？
- import sys
- a = [1, 2, 3, 4]
- sys.getsizeof(a) # 初始值：96
- a.append(5) # 擴(kuò)充后：[1, 2, 3, 4, 5]
- sys.getsizeof(a) # 擴(kuò)充后：128
- a.pop() # 縮減后：[1, 2, 3, 4]
- sys.getsizeof(a) # 縮減后：128
如代碼所示，列表在一擴(kuò)一縮后，雖然回到了原樣，但是所占用的內(nèi)存空間可沒(méi)有自動(dòng)釋放啊。其它的可變對(duì)象同理。
這就是 Python 的小秘密了，“胖子無(wú)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(huì)縮減可變對(duì)象中的元素，但并不會(huì)釋放已申請(qǐng)的內(nèi)存空間。
還有個(gè) clear() 方法，它會(huì)清空可變對(duì)象的所有元素，讓我們?cè)囋嚳窗桑?/p>
- import sys
- a = [1, 2, 3]
- b = {1, 2, 3}
- c = {'a':1, 'b':2, 'c':3}
- sys.getsizeof(a) # 88
- sys.getsizeof(b) # 224
- sys.getsizeof(c) # 240
- a.clear() # 清空后：[]
- b.clear() # 清空后：set()
- c.clear() # 清空后：{}，也即 dict()
調(diào)用 clear() 方法，我們就獲得了幾個(gè)空對(duì)象。
在第一小節(jié)里，它們的內(nèi)存大小已經(jīng)被查驗(yàn)過(guò)了。（前面說(shuō)過(guò)會(huì)考的，請(qǐng)默寫(xiě) 回看下）
但是，如果這時(shí)再去查驗(yàn)的話，你會(huì)驚訝地發(fā)現(xiàn)，這些空對(duì)象的大小跟前面查的并不完全一樣！
- # 承接前面的清空操作：
- sys.getsizeof(a) # 64
- sys.getsizeof(b) # 224
- sys.getsizeof(c) # 72
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(shuō)，列表與元組在清空元素后，回到起點(diǎn)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(jìn)去的全吐出來(lái)了，還把自己的老本給虧掉了！
字典的這個(gè)秘密藏得挺深的，說(shuō)實(shí)話我也是剛剛獲知，百思不得其解……
以上就是 Python 在分配內(nèi)存時(shí)的幾個(gè)小秘密啦，看完之后，你是否覺(jué)得漲見(jiàn)識(shí)了呢？
你想明白了幾個(gè)呢，又產(chǎn)生了多少新的謎團(tuán)呢？歡迎留言一起交流哦~
對(duì)于那些沒(méi)有充分解釋的小秘密，今后我們?cè)俾颐亍?/p>
新聞名稱：Python內(nèi)存分配時(shí)的小秘密
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