functools.lru_cache与对象实例缓存疑问：相同哈希值实例为何无法命中缓存？

你猜中了一半——lru_cache确实依赖哈希值，但光有__hash__方法还不够，它判断两个参数是否为同一个缓存键的逻辑是：哈希值相同，并且两个对象的__eq__方法返回True。这就是你的测试代码没按预期命中的原因。

问题出在哪？ #

你的Query类只实现了__hash__，但Python默认的__eq__方法是比较对象的内存地址（也就是is判断）：

• o1和o2是两个不同的实例，所以o1 == o2返回False，哪怕哈希值相同，也不会被视为同一个缓存键；
• o3是整数33，和Query实例做相等比较时，默认的__eq__也会返回False，自然也无法命中缓存。

解决方案：实现__eq__方法 #

要让哈希相同的对象被缓存视为同一个键，必须给Query类补充__eq__方法，定义“相等”的规则。下面分两种场景给出实现：

场景1：仅让同类型的Query实例按id匹配

如果只需要相同id的Query实例互相命中缓存，可以这样写：

from functools import lru_cache

class Query:
    def __init__(self, id: str):
        self.id = id
    
    def __hash__(self):
        return hash(self.id)
    
    def __eq__(self, other):
        # 仅和同类型对象比较id
        if not isinstance(other, Query):
            return False
        return self.id == other.id

@lru_cache()
def fetch_item(item):
    return 'data'

o1 = Query("33")  # 注意这里和__init__的参数类型保持一致（str）
o2 = Query("33")

fetch_item(o1)  # miss
fetch_item(o1)  # hit
fetch_item(o2)  # hit（现在o1 == o2为True）

info = fetch_item.cache_info()
print(info)  # CacheInfo(hits=2, misses=1, maxsize=None, currsize=1)
assert info.hits == 2
assert info.misses == 1
assert info.currsize == 1

场景2：让Query实例和对应的整数/字符串也能匹配

如果需要Query("33")和整数33、字符串"33"都能命中同一个缓存，可以扩展__eq__的逻辑：

from functools import lru_cache

class Query:
    def __init__(self, id: str):
        self.id = id
    
    def __hash__(self):
        return hash(self.id)
    
    def __eq__(self, other):
        # 处理和字符串、整数的跨类型比较
        if isinstance(other, (str, int)):
            return str(self.id) == str(other)
        elif isinstance(other, Query):
            return self.id == other.id
        return False

@lru_cache()
def fetch_item(item):
    return 'data'

o1 = Query("33")
o2 = Query("33")
o3 = 33
o4 = "33"

fetch_item(o1)  # miss
fetch_item(o1)  # hit
fetch_item(o2)  # hit
fetch_item(o3)  # hit（现在o1 == o3为True）
fetch_item(o4)  # hit（o1 == o4也为True）

info = fetch_item.cache_info()
print(info)  # CacheInfo(hits=4, misses=1, maxsize=None, currsize=1)
assert info.hits == 4
assert info.misses == 1
assert info.currsize == 1

注意事项 #

• 实现__eq__时要遵循对称性原则：如果a == b为True，b == a也必须为True。比如上面的跨类型比较中，Query("33") == 33为True，但33 == Query("33")会返回False（因为整数的__eq__不会处理Query对象）。如果需要完全对称，建议在fetch_item函数内部先统一转换类型，比如把参数都转成字符串再处理。
• __hash__和__eq__必须保持一致：如果a == b为True，那么hash(a)必须等于hash(b)，这一点你已经通过基于id的哈希实现了。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者PhE