__slots__ e dataclasses com slots=True: instâncias menores com atributos fixos

O que é

Por padrão, cada instância carrega um __dict__ para seus atributos e um slot __weakref__. Declarar __slots__ = ("x", "y") reserva armazenamento fixo para esses nomes. A referência da linguagem afirma que isso impede a criação de __dict__ e __weakref__, a menos que eles sejam listados, que o espaço economizado pode ser significativo e que o acesso aos atributos pode ficar mais rápido. @dataclass(slots=True) (3.10) gera __slots__ a partir dos campos e, segundo a documentação, devolve uma nova classe em vez da original; weakref_slot=True (3.11) adiciona novamente __weakref__, de modo que as instâncias possam ser referenciadas de forma fraca.

Por que importa

Programas que mantêm milhões de registros pequenos (linhas de log já processadas, nós de grafos, entradas de cache) pagam o custo de um dicionário por instância. Os slots também pegam erros de digitação: atribuir um nome que não está em __slots__ levanta AttributeError, em vez de criar silenciosamente um novo atributo.

Como aplicar

• Use @dataclass(slots=True, frozen=True) para registros semelhantes a valores, criados em grande quantidade; meça com tracemalloc em uma amostra representativa antes e depois, e mantenha a mudança apenas se a economia for relevante.
• Declare __slots__ em todas as classes da hierarquia (uma tupla vazia onde nenhum atributo é adicionado). A referência afirma que, ao herdar de uma classe sem __slots__, as instâncias sempre têm __dict__ e __weakref__, de modo que a economia desaparece.
• Adicione "__dict__" a __slots__ quando atributos dinâmicos forem realmente necessários, e weakref_slot=True (ou "__weakref__") quando as instâncias forem colocadas em um WeakValueDictionary ou em outra estrutura que usa referências fracas.
• Liste os campos de uma dataclass com dataclasses.fields(), não lendo __slots__; a documentação observa que campos já definidos como slots em uma classe base são omitidos do __slots__ gerado.

Armadilhas

Como slots=True devolve uma nova classe, os métodos escritos no corpo da classe originalmente continuavam se referindo à classe antiga por meio da célula implícita __class__. A documentação do 3.13 avisa que super() sem argumentos em um método assim levanta TypeError e indica super() com dois argumentos como solução alternativa; o changelog do 3.14 registra a correção (gh-90562). Por isso, o código que precisa rodar do 3.10 ao 3.13 escreve super(ClassName, self) ou move a chamada para uma classe base sem slots. A documentação também avisa que passar parâmetros para o __init_subclass__ de uma classe base com slots=True levanta TypeError. A referência afirma que a herança múltipla de mais de uma base com slots não vazios levanta TypeError e que atributos de classe não podem ser usados para definir valores padrão de variáveis em slots, pois sobrescreveriam o descritor. cached_property precisa de um __dict__, portanto não funciona em classes com slots.