大家或許知道，Python 為了提高內存的利用效率，采用了一套共用對象內存的分配策略。
例如，對于那些數值較小的數字對象（[-5, 256]）、布爾值對象、None 對象、較短的字符串對象（通常是 20）等等，字面量相等的對象實際上是同一個對象。

# 共用內存地址的例子 a = 100 b = 100 s = "python_cat" t = "python_cat"id(a) == id(b) # 結果：True id(s) == id(t) # 結果：True

它們令我不由自主地想到兩個詞：共享經濟與供需平衡。

如果你沒有讀過那兩篇文章，我強烈建議你先回看一下，然后再看看我的聯想是否有道理：那幾類特權種族對象其實是在共享內存，表面上的不同對象，其實是在循環利用；至于供需平衡也好理解，創建某些對象時，按照預期的訴求去分配內存，在擴容時則靈活調節，達到了供需之間的平衡。

透過現象看本質，Python 可以很有趣。

但是，Python 的有趣之處還不止于此，本文要繼續分享另一種內存管理機制，在某種程度上，它實現了共享經濟與供需平衡的融合，我們從中可揭開 Python 的另一重身份……

1、不可變對象的共享經濟

上面列出的"特權種族"都是不可變對象（而“供需平衡”主要出現于可變對象），對于這些不變的對象，當出現多處使用時，共用一個對象似乎是種不錯的優化方法。

我曾有一種猜想：Python 的不可變對象都可能是特權種族。

我沒有試圖去完全證實它，本文只想考察其中一種不可變對象：元組。它是不可變對象，那么，是否有共用對象的機制呢？

下面把它跟列表作一下對比：

# 空對象的差別 a = [] b = [] c = () d = ()print(id(a)==id(b)) # 結果：False print(id(c)==id(d)) # 結果：True

由此可見，兩個空列表是不同的對象，而兩個空元組其實是同一個對象。這至少說明了，空元組在內存中只有一個，它屬于已提到的特權種族。

將實驗延伸到集合與字典，它們是可變對象，你會發現結果跟列表一樣，存在多個副本，即不是特權種族。我就不舉例了。

由上述的實驗結果，還能引出兩個問題，但是它們偏離了本文主題，我不打算深入辨析，簡單列一下：

• 除了空元組，還有什么樣的元組是“特權種族”？（PS：從元素的數量、類型、元素自身的大小考慮，就我小范圍試驗，還沒發現。所以，空元組是獨特的唯一？）

• 編譯期與運行期有所區別，這在之前寫字符串的 intern 機制時（《Intern機制的軟肋》）也分析過。（PS：print(id([]) == id([]))，結果為 True，與上例先賦值再比較不同。）

2、可變對象的共享經濟

空元組體現了共享經濟，但由于它是不可變對象，所以不存在動態擴容，就只體現了極少的供需平衡。

作為對照，列表等可變對象充分表現了供需平衡，卻似乎沒辦法體現共享經濟。

比如說，我們把一個列表想象成一個可自增的杯子（畢竟它是某種容器），再把它的元素想象成不同種類的液體（水、可樂、酒……）。

那么，我們的問題是：兩杯東西是否可以共享為一個對象呢？或者說，有沒有可能共享那只杯子呢？這樣就可以節省內存（在那篇講小秘密的文章中展示過：“空杯子”占用的內存可不少），提升效率啦。

對于第一個問題，答案為否，驗證過程略。對于第二個問題，在上一節中，我們已驗證過兩個空杯子（即空列表），答案也為否。

但是，第二個問題還有其它的可能！下面讓我們換一種實驗方法：

''' 遇到問題沒人解答？小編創建了一個Python學習交流QQ群：857662006 尋找有志同道合的小伙伴， 互幫互助,群里還有不錯的視頻學習教程和PDF電子書！ ''' # 實驗版本：Python 3.6.1 a = [[] for i in range(4)] print(id(a))for i in range(len(a)):print(f'{i} -- {id(a[i])}')# a[i] = 1 # PS：可去除注釋，再執行一次，結果的順序有差別del a print("after del")b = [[] for i in range(4)] print(id(b))for i in range(len(b)):print(f'{i} -- {id(b[i])}')

以上代碼在不同環境中，執行結果可能有所差異。我執行的一次結果如下：

2012909395656 0 -- 2012909395272 1 -- 2012909406472 2 -- 2012909395208 3 -- 2012909395144 after del 2012909395656 0 -- 2012909395272 1 -- 2012909406472 2 -- 2012909395208 3 -- 2012909395144

分析結果可知：列表對象在被回收之后，并不會徹底消除，它的內存地址會傳遞給新創建的列表，也就是說，新創建的列表其實共享了舊列表的內存地址！

再結合前面的例子，我們可以說，先后靜態創建的兩個列表會分配不同的內存地址，但是，經過動態回收之后，先后創建的列表可能是同一個內存地址！（注意：這里說的是“可能”，因為在新列表創建前，若有其它地方也在創建列表，那后者可能奪去先機。）

延伸到其它基本的可變對象，例如集合與字典，也有同樣的共享策略，其目的顯而易見：循環利用這些對象的“殘軀”，可以避免內存碎片，提高執行性能。

共享一只杯子，總比重新創造一只杯子，要更高效便捷，對吧？

Python 解釋器在實現這個機制時，使用了一個叫做free_list的全局變量，其工作原理是：

• 當創建新的對象時，則檢查 free_list 內是否有可用對象，有則取出使用，沒有則創建
• 當這些對象被析構時，則檢查 free_list 是否有剩余空間，有則存入其中
• 某類對象存入 free_list 時，只保留“軀殼”，而清空其內部所有的元素（即只共享杯子，不共享杯中物）
  
  好了，現在我們可以說，列表、集合與字典這些可變對象，它們都不是前文所說的特權種族，但是，在它們背后都藏著循環使用的共享思想，這一點卻是相通的。

Python 解釋器在內存管理上真是煞費苦心啊，在那些司空見慣的基本對象上，它施加了諸多的小魔法，在我們毫不覺察的時候，它們有條不紊地運作，而當我們終于見識清楚后，就不得不感嘆它的精妙了。

Python 算是一個精打細算的“經濟學家”了。

回顧全文，最后作一個小結：

• 較小的數字、較短的字符串、布爾值與空元組等不可變對象，它們存在著“共享經濟”的機制，提升了內存的使用效率
• 列表、集合與字典等可變對象，它們存在著預分配及超額分配等“供需平衡”的機制，提升了內存的分配效率
• 列表等對象還存在著共享“容器外殼”的機制，循環利用空閑資源，綜合提升程序性能

總結

以上是生活随笔為你收集整理的Python 为了提升性能，竟运用了共享经济的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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