Python代碼塊緩存、小數據池

引子
前幾天遇到了這樣一道Python題目：a=‘123’，b=‘123’，下列哪一個是正確的？

A. a != b

B. a is b

C. a==123

D. a + b =246
正確答案是B
是的，我選錯了，我當時以爲沒有正確答案，緣由是我當時已經知道Python中 == 與 != 是比較兩邊的數值是否相等，很顯然 a==b，我也知道 is 比較的是兩邊的內存地址是否相同，而內存地址是否相同是經過比較 id(a) 是否等於id(b)來知道的，而我想固然地認爲a和b是兩個不同的變量，內存地址確定不相同，因而認爲B選項是錯誤的。然而，我不知道的是，Python中還存在有代碼塊緩存、 小數據池 的概念。對於Python我只是直接上手寫代碼了，以爲很簡單，然而對於其背後的深層知識還有不少欠缺，之後須要多多學習和記錄總結。
代碼塊的緩存機制
代碼塊
Python程序是由代碼塊構造的，一個模塊、一個函數、一個類、一個文件等都是一個代碼塊，特別地，在Python解釋器交互環境中，每一個命令都是一個代碼塊。
緩存機制
Python在執行同一個代碼塊時，遇到初始化變量的命令時，它會將初始化的這個變量與其值存儲在一個字典中，在遇到新的變量時，會先在字典中查詢記錄，若是該變量對應的值的記錄已經存在，則該變量會重複使用這個值，即會把先後兩個變量指向同一個值對象，值對象在內存中只存在一個。這就是代碼塊的緩存機制，緩存機制的適用類型有：int、float、str、bool。

int、float：任何數字在同一代碼塊下都會複用；
bool：True和False在字典中會以1和0的方式存在，所以也都會被複用；
str：緩存機制符合一下規則：

非乘法獲得的字符串都會被緩存複用，如；

s1='中文xa#!@jndslskkaskakskkkkkkkkdfjkd()&^$$ksjfkls'
s2='中文xa#!@jndslskkaskakskkkkkkkkdfjkd()&^$$ksjfkls'
print(s1 is s2) # True

乘法獲得的字符串分兩種狀況：
1）乘數爲1時，同非乘法獲得的字符串同樣，都知足代碼塊的緩存機制，如：

s1='中文xa#!@jndslskkaskakskkkkkkkkdfjkd()&^$$ksjfkls' 1
s2='中文xa#!@jndslskkaskakskkkkkkkkdfjkd()&^$$ksjfkls' 1
print(s1 is s2) # True

2）乘數>=2時，僅包含大小寫字母、數字、下劃線而且總長度 <=20 的字符串才知足代碼塊的緩存機制，如：
s1='中文xa#!@jndslskkaskakskkkkkkkkdfjkd()&^$$ksjfkls' 2
s2='中文xa#!@jndslskkaskakskkkkkkkkdfjkd()&^$$ksjfkls' 2
print(s1 is s2) # False 總長度超過20且包含除字母、數字、下劃線的字符

s3='中文xa#!@j' * 2
s4='中文xa#!@j' * 2
print(s3 is s4) # False 包含除字母、數字、下劃線的字符

s5='2a_j' * 6
s6='2a_j' * 6
print(s5 is s6) # False 總長度超過20

s7='2a_j' * 5
s8='2a_j' * 5
print(s7 is s8) # True

小數據池
小數據池即小整數緩存機制，Python自動將 -5～256 之間的整數進行了緩存，也將必定規則的字符串在字符串駐留池中建立了一份，即在內存中只建立一份。它主要是針對不一樣代碼塊之間的緩存機制。
1.int ：小數據池的範圍是 -5～256，多個變量都指向在此範圍內的同一個數字時，它們在內存中都指向同一個內存地址，超過此範圍則指向不一樣的內存地址，以命令行爲例（每行命令爲一個代碼塊，不一樣行的命令爲不一樣的代碼塊）：

a=256
b=256
a is b
True

a=257
b=257
a is b
False

a=-5
b=-5
a is b
True

a=-6
b=-6
a is b
False

這裏，我還順便試了一下float類型的數據是否符合此原則,實事實證實是不符合的：

a=0.0
b=0.0
a is b
False

a=-0.1
b=-0.1
a is b
False

bool：至關於整數中的1和0，所以知足緩存複用：

a = True
b = True
a is b
True

字符串：依然分爲好幾種狀況：

長度爲0或者1，默認都採用了駐留機制：

s1='a'
s2='a'
s1 is s2
True

s3=''
s4=''
s3 is s4
True

s5='#'
s6='#'
s5 is s6
True

長度>1，僅包含字母、數字、下劃線時，纔會採用駐留機制：

s1='@a'
s2='@a'
s1 is s2
False

s3='s_s111111111111aaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaa'
s4='s_s111111111111aaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaa'
s3 is s4
True

用乘法獲得的字符串，乘數爲1時，僅含字母、數字、下劃線時(不限制長度)，纔會採用駐留機制，其它字符乘數爲1且長度<=1時，纔會採用駐留機制：

s1='@'1
s2='@'1
s1 is s2
True

s3='@#a'1
s4='@#a'1
s3 is s4
False

用乘法獲得的字符串，乘數 >=2 時，僅含字母、數字、下劃線且總長度<=20，纔會採用駐留機制:

s1='ab_@'5
s2='ab_@'5
s1 is s2
False #包含其它字符

s3='ab_1'6
s4='ab_1'6
s3 is s4
False #總長度超過20

s5='ab_1'5
s6='ab_1'5
s5 is s6
True

指定駐留
除了小數據池規則之外，你能夠指定任意的字符串加入到小數據池中，讓其只在內存中建立一個對象，多個變量都是指向這一個字符串，這就是指定駐留，方法以下：

from sys import intern #python2中import貌似會報錯
s1 = intern('ab_@'5)
s2 = intern('ab_@'5)
s1 is s2
True

總結

若是在同一代碼塊下，則採用同一代碼塊下的換緩存機制；
若是是不一樣代碼塊，則採用小數據池的駐留機制，該機制比代碼塊緩存機制要嚴格一些；
特殊狀況下，採用指定駐留。

寫完本身都有點暈了，的確容易記混出錯，不過不要緊啦，先知道有這麼個規則概念，而後多去手動嘗試使用就好啦，加油，共勉～