为类添加lru_cache后，后续实例是否必然与缓存实例同ID？

我在研究类的缓存机制，想用它解决代码里的问题，于是写了个测试类：

from functools import lru_cache

@lru_cache
class Foo:
    def __init__(self, a: int):
        self.a = a
        self.b = sum(i**2 for i in range(self.a))

测试后发现，用相同参数创建实例时，初始化耗时为0：

import datetime as dt

start_1 = dt.datetime.now()
bar = Foo(10_000)
elapsed_1 = (dt.datetime.now() - start_1)   # 4008 ms

start_2 = dt.datetime.now()
baz = Foo(5_000)
elapsed_2 = (dt.datetime.now() - start_2)   # 3003 ms

start_3 = dt.datetime.now()
boo = Foo(15_000)
elapsed_3 = (dt.datetime.now() - start_3)   # 5002 ms

start_4 = dt.datetime.now()
bbb = Foo(10_000)
elapsed_4 = (dt.datetime.now() - start_4)   # 0 ms

并且此时没有创建新对象，只是引用了已有实例：

id(bar) == id(bbb)   # True

如果移除@lru_cache，相同参数会生成不同对象，上述判断为False。想确认：给类添加缓存后，后续实例是否必然引用原缓存实例的相同ID？

是的，在缓存未被清理、参数完全一致且缓存未被淘汰的前提下，后续调用返回的必然是同一个实例，ID也完全相同。

原因很简单：Python里类本身是可调用对象，调用类（比如Foo(10000)）本质是触发实例创建流程。用@lru_cache装饰类，其实是把类的调用过程包裹进了缓存逻辑——当你用相同参数调用类时，lru_cache会直接返回之前缓存的结果，也就是第一次创建的那个实例对象，不会走新的实例化流程，所以两次拿到的是同一个对象，id()自然相等。

但要注意几个例外情况：

• 如果lru_cache设置了maxsize，当缓存条目达到上限，旧的缓存可能被LRU算法淘汰。此时再用相同参数调用类，会重新创建实例，ID就会变化。
• 调用Foo.cache_clear()手动清理缓存后，相同参数的调用会重新创建实例，ID改变。
• 类的初始化参数必须是可哈希的（比如int、str这类），否则lru_cache根本无法生效，也就不存在复用实例的情况。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者NotAName