如何重用现有对象以实现不可变对象？

Question

在Python中，为什么可以重复使用已经存在的相等的不可变对象（就像对待str字符串那样）？这是不是只需要定义一个__hash__方法就可以，还是说需要更复杂的操作？

Answer 1

我觉得你需要保持一个字典 {args: object}，用来存储已经创建的实例。然后，你需要重写这个类的 __new__ 方法，去检查这个字典，如果对象已经存在，就返回那个对象。需要注意的是，我还没有实现或测试这个想法。当然，字符串是在C语言层面处理的。

Answer 2

这里有两种“软件工程”解决方案，不需要深入了解Python的底层知识。它们适用于以下情况：

第一种情况：如果你的类的对象是用相同的构造参数创建的，那么这些对象就是“相等”的，并且这种相等关系在创建后不会改变。解决方案：使用一个工厂来对构造参数进行哈希处理：

class MyClass:
  def __init__(self, someint, someotherint):
    self.a = someint
    self.b = someotherint

cachedict = { }
def construct_myobject(someint, someotherint):
  if (someint, someotherint) not in cachedict:
    cachedict[(someint, someotherint)] = MyClass(someint, someotherint)
  return cachedict[(someint, someotherint)]

这种方法基本上限制了你的类的实例，每一对不同的输入只能对应一个独特的对象。不过，这种方法也有明显的缺点：并不是所有类型都容易进行哈希处理等等。

第二种情况：你的类的对象是可变的，它们的“相等性”可能会随着时间的推移而改变。解决方案：定义一个类级别的相等实例注册表：

class MyClass:
  registry = { }

  def __init__(self, someint, someotherint, third):
    MyClass.registry[id(self)] = (someint, someotherint)
    self.someint = someint
    self.someotherint = someotherint
    self.third = third

  def __eq__(self, other):
    return MyClass.registry[id(self)] == MyClass.registry[id(other)]

  def update(self, someint, someotherint):
    MyClass.registry[id(self)] = (someint, someotherint)

在这个例子中，具有相同的 someint, someotherint 组合的对象是相等的，而第三个参数则不影响相等性。关键是要保持 registry 中的参数同步。作为 update 的替代方案，你也可以重写你的类中的 getattr 和 setattr；这样可以确保任何赋值操作 foo.someint = y 都会与类级别的字典保持同步。可以在这里查看一个示例 这里。

Answer 3

如果你想通过类的构造函数来创建对象，并且希望它返回一个已经创建过的对象，那么你需要提供一个 __new__ 方法（因为当你到达 __init__ 时，对象已经被创建了）。

这里有一个简单的例子 - 如果用来初始化的值之前已经出现过，那么就会返回一个已经创建的对象，而不是新创建一个：

class Cached(object):
    """Simple example of immutable object reuse."""

    def __init__(self, i):
        self.i = i

    def __new__(cls, i, _cache={}):
        try:
            return _cache[i]
        except KeyError:
            # you must call __new__ on the base class
            x = super(Cached, cls).__new__(cls)
            x.__init__(i)
            _cache[i] = x
            return x

请注意，在这个例子中，你可以使用任何可以哈希的值来初始化。为了证明对象确实被重用了：

>>> a = Cached(100)
>>> b = Cached(200)
>>> c = Cached(100)
>>> a is b
False
>>> a is c
True