Для чего используется __slots__ в Python?

Атрибут класса __slots__ используется для оптимизации потребления памяти и ускорения доступа к атрибутам экземпляров. Он позволяет явно указать, какие атрибуты может иметь объект, отказываясь от стандартного механизма хранения атрибутов в словаре __dict__.

Как это работает?

По умолчанию каждый экземпляр класса в Python имеет специальный атрибут __dict__, который представляет собой словарь для хранения его атрибутов. Это гибко, но затратно по памяти.

__slots__ заменяет __dict__ на более компактную структуру данных (похожую на кортеж), где для каждого атрибута зарезервирована ячейка.

Основные преимущества:

1. Экономия памяти: Особенно заметна при создании тысяч или миллионов экземпляров небольших объектов.
2. Ускорение доступа: Доступ к атрибутам через __slots__ происходит быстрее, чем поиск ключа в словаре __dict__.

Пример:

class Point:
    # Определяем фиксированный набор атрибутов
    __slots__ = ('x', 'y')

    def __init__(self, x, y):
        self.x = x
        self.y = y

# Создаем экземпляр
p = Point(10, 20)

# Доступ к атрибутам работает как обычно
print(f"Координаты: {p.x}, {p.y}")

# Попытка добавить новый атрибут вызовет ошибку
try:
    p.z = 30
except AttributeError as e:
    print(f"Ошибка: {e}")
    # Вывод: Ошибка: 'Point' object has no attribute 'z'

# У объекта отсутствует __dict__
print(hasattr(p, '__dict__')) # False

Ограничения и недостатки:

• Отсутствие гибкости: Нельзя динамически добавлять новые атрибуты в экземпляр.
• Сложности с наследованием: Если дочерний класс не определяет __slots__, у его экземпляров появится __dict__. Если и родитель, и потомок определяют __slots__, то набор атрибутов потомка будет объединением.

Когда использовать __slots__?

Используйте __slots__ в качестве оптимизации в приложениях, где создается огромное количество экземпляров одного класса, и потребление памяти становится критичным фактором. Это не должно быть стандартной практикой для всех классов.