『PyTorch』第十四弹_torch.nn.Module类属性

最新推荐文章于 2025-05-30 17:36:50 发布

genous110

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本文深入探讨了PyTorch中nn.Module基类的构造函数及其关键属性，包括_parameters、_modules、_buffers和training的作用与使用方法。通过具体示例展示了如何通过这些属性管理网络参数、子模块和缓存，以及如何控制训练和测试阶段的行为。

摘要生成于 C知道，由 DeepSeek-R1 满血版支持，前往体验 >

nn.Module基类的构造函数：

def __init__(self):
    self._parameters = OrderedDict()
    self._modules = OrderedDict()
    self._buffers = OrderedDict()
    self._backward_hooks = OrderedDict()
    self._forward_hooks = OrderedDict()
    self.training = True

其中每个属性的解释如下：

_parameters：字典，保存用户直接设置的parameter，self.param1 = nn.Parameter(t.randn(3, 3))会被检测到，在字典中加入一个key为’param’，value为对应parameter的item。而self.submodule = nn.Linear(3, 4)中的parameter则不会存于此。
_modules：子module，通过self.submodel = nn.Linear(3, 4)指定的子module会保存于此。
_buffers：缓存。如batchnorm使用momentum机制，每次前向传播需用到上一次前向传播的结果。
_backward_hooks与_forward_hooks：钩子技术，用来提取中间变量，类似variable的hook。
training：BatchNorm与Dropout层在训练阶段和测试阶段中采取的策略不同，通过判断training值来决定前向传播策略。
上述几个属性中，_parameters、_modules和_buffers这三个字典中的键值，都可以通过self.key方式获得，效果等价于self._parameters[‘key’].

定义一个Module，这个Module即包含自己的Parameters有包含子Module及其Parameters，

import torch as t
from torch import nn
from torch.autograd import Variable as V
 
class Net(nn.Module):
    def __init__(self):
        super(Net, self).__init__()
        # 等价与self.register_parameter('param1' ,nn.Parameter(t.randn(3, 3)))
        self.param1 = nn.Parameter(t.rand(3, 3))
        self.submodel1 = nn.Linear(3, 4)
    def forward(self, input):
        x = self.param1.mm(input)
        x = self.submodel11(x)
        return x
net = Net()

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一、_modules

# 打印网络对象的话会输出子module结构
print(net)

Net(
(submodel1): Linear(in_features=3, out_features=4)
)

._modules输出的也是子module结构，不过数据结构和上面的有所不同

print(net.submodel1)
print(net._modules) # 字典子类

Linear(in_features=3, out_features=4)
OrderedDict([(‘submodel1’, Linear(in_features=3, out_features=4))])

for name, submodel in net.named_modules():
    print(name, submodel)

Net(
(submodel1): Linear(in_features=3, out_features=4)
)
submodel1 Linear(in_features=3, out_features=4)
print(list(net.named_modules())) # named_modules其实是包含了本层的module集合

[(’’, Net(
(submodel1): Linear(in_features=3, out_features=4)
)), (‘submodel1’, Linear(in_features=3, out_features=4))]
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二、_parameters

# ._parameters存储的也是这个结构

    print(net.param1)
    print(net._parameters) # 字典子类，仅仅包含直接定义的nn.Parameters参数

Parameter containing:
0.6135 0.8082 0.4519
0.9052 0.5929 0.2810
0.6825 0.4437 0.3874
[torch.FloatTensor of size 3x3]

OrderedDict([(‘param1’, Parameter containing:
0.6135 0.8082 0.4519
0.9052 0.5929 0.2810
0.6825 0.4437 0.3874
[torch.FloatTensor of size 3x3]
)])

for name, param in net.named_parameters():
    print(name, param.size())

param1 torch.Size([3, 3])
submodel1.weight torch.Size([4, 3])
submodel1.bias torch.Size([4])
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三、_buffers

bn = nn.BatchNorm1d(2)
input = V(t.rand(3, 2), requires_grad=True)
output = bn(input)
bn._buffers

OrderedDict([(‘running_mean’,
1.00000e-02 *
9.1559
1.9914
[torch.FloatTensor of size 2]), (‘running_var’,
0.9003
0.9019
[torch.FloatTensor of size 2])])
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四、training

input = V(t.arange(0, 12).view(3, 4))
model = nn.Dropout()
# 在训练阶段，会有一半左右的数被随机置为0

    model(input)

Variable containing:
0 2 4 0
8 10 0 0
0 18 0 22
[torch.FloatTensor of size 3x4]

model.training  = False
# 在测试阶段，dropout什么都不做
model(input)
Variable containing:

0 1 2 3
4 5 6 7
8 9 10 11
[torch.FloatTensor of size 3x4]
Module.train()、Module.eval() 方法和 Module.training属性的关系

print(net.training, net.submodel1.training)
net.train() # 将本层及子层的training设定为True
net.eval() # 将本层及子层的training设定为False
net.training = True # 注意，对module的设置仅仅影响本层，子module不受影响
net.training, net.submodel1.training

True True
(True, False)