一行代码可以做什么？

作者：Jackpop

2022 年 6 月 21 日
本文字数：1786 字
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hello，大家好，我是 Jackpop，硕士毕业于哈尔滨工业大学，曾在华为、阿里等大厂工作，如果你对升学、就业、技术提升等有疑惑，不妨交个朋友：

我是Jackpop，我们交个朋友吧！

可以做的事情太多了！一行代码足以把程序的执行速度提升超过 10000 倍！

缓存是一项从底层到高层都广泛应用的技术，无论是前端还是后端，有一定开发经验的程序员对缓存应该都不陌生。缓存是指可以进行高速数据交换的存储器，它先于内存与 CPU 交换数据，因此速率很快。

在 Python 开发过程中，有一些函数的结果可能会被反复调用，如果这个函数耗时较少还无伤大雅。

但是，如果一个函数耗时 10 分钟，或者频繁的发送 rest 请求，那么耗时就会呈现非线性上升。

那么，对于很多开发人员抱怨的 Python，是否能够通过缓存来提升它的开发效率？

答案是肯定的！

本文就来介绍如果利用缓存这项技术，实现 1 行代码提升 Python 执行速度。

LRU

不同的编程语言，会有不同的缓存策略，例如，通过哈希映射、优先级队列等实现缓存。因此，不同的编程语言，在缓存的解决方案方面具有很大差异，可能需要几分钟，也可能需要几小时。

但是，在 Python 中，标准工具包 functools 实现了一种名为 LRU(Least Recently Used)的缓存策略，可以通过传入参数，来设定缓存最近多少次的计算结果，如果传入参数为 None，那么会进行无限缓存。

现在，为了让大家更加容易理解，先来举一个例子，

import time as ttdef func():    num = 0    for i in range(10):        num += i    return numdef main():    return func() + func() + func() + func() + func() + func() + func()t1 = tt.time()main()print("Time taken: {}".format(tt.time() - t1))# 9.05990e-6

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在这个示例中，反复的调用了 func 函数，总共耗时为 0.009 秒。

下面，通过 functools 工具包下 LRU 缓存再跑一下，

import time as ttimport functools@functools.lru_cache(maxsize=5)def func():    num = 0    for i in range(10):        num += i    return numdef main():    return func() + func() + func() + func() + func() + func() + func()t1 = tt.time()main()print("Time taken: {}".format(tt.time() - t1))# 4.768371e-06

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通过数据对比，发现运行时间减少了将近 50%。

在调用 lru_cache 时，需要配置一个 maxsize 的参数，它代表着缓存最近几次的函数计算结果，如果参数为 none 则不进行缓存。

通过前面的对比，会发现利用缓存机制时间差别会很大，这是由于，重复调用函数，需要反复执行计算过程，而利用缓存，我们只需要进行快速读写，不再需要重复执行计算过程，这样会节省大部分时间。

但是，由于前面计算过程较为简单，只涉及简单的加法运算，在耗时方面给人直观的感受并不是很强烈。

那下面在以另外斐波那契数列的例子进行对比一下。

应该很多同学对斐波那契数列都不陌生，一个很典型的递归问题，在教材上也频繁的出现。

由于它递归计算的过程中，还会用到之前计算的结果，因此会涉及较多的重复计算，下面先看一下正常计算的耗时情况。

import time as ttdef fib(n):  if n <= 1:    return n  return fib(n-1) + fib(n-2)t1 = tt.time()fib(30)print("Time taken: {}".format(tt.time() - t1))# 0.2073

复制代码

加一行 @functools.lru_cache(maxsize=5) 之后，看看效果：

import time as ttimport functools@functools.lru_cache(maxsize=5)def fib(n):  if n <= 1:    return n  return fib(n-1) + fib(n-2)t1 = tt.time()fib(30)print("Time taken: {}".format(tt.time() - t1))# 1.811981e-05