注：本文为《动手学深度学习》开源内容，部分标注了个人理解，仅为个人学习记录，无抄袭搬运意图
4.5 读取和存储
到目前为止，我们介绍了如何处理数据以及如何构建、训练和测试深度学习模型。然而在实际中，我们有时需要把训练好的模型部署到很多不同的设备。在这种情况下，我们可以把内存中训练好的模型参数存储在硬盘上供后续读取使用。
4.5.1 读写Tensor
我们可以直接使用save函数和load函数分别存储和读取Tensor。save使用Python的pickle实用程序将对象进行序列化，然后将序列化的对象保存到disk，使用save可以保存各种对象,包括模型、张量和字典等。而load使用pickle unpickle工具将pickle的对象文件反序列化为内存。
下面的例子创建了Tensor变量x，并将其存在文件名同为x.pt的文件里。
import torch
from torch import nn
x = torch.ones(3)
torch.save(x, 'x.pt')
然后我们将数据从存储的文件读回内存。
x2 = torch.load('x.pt')
x2
输出：
tensor([1., 1., 1.])
我们还可以存储一个Tensor列表并读回内存。
y = torch.zeros(4)
torch.save([x, y], 'xy.pt')
xy_list = torch.load('xy.pt')
xy_list
输出：
[tensor([1., 1., 1.]), tensor([0., 0., 0., 0.])]
存储并读取一个从字符串映射到Tensor的字典。
torch.save({'x': x, 'y': y}, 'xy_dict.pt')
xy = torch.load('xy_dict.pt')
xy
输出：
{'x': tensor([1., 1., 1.]), 'y': tensor([0., 0., 0., 0.])}
4.5.2 读写模型
4.5.2.1 state_dict
在PyTorch中，Module的可学习参数(即权重和偏差)，模块模型包含在参数中(通过model.parameters()访问)。state_dict是一个从参数名称隐射到参数Tesnor的字典对象。
class MLP(nn.Module):
def __init__(self):
super(MLP, self).__init__()
self.hidden = nn.Linear(3, 2)
self.act = nn.ReLU()
self.output = nn.Linear(2, 1)
def forward(self, x):
a = self.act(self.hidden(x))
return self.output(a)
net = MLP()
net.state_dict()
输出：
OrderedDict([('hidden.weight', tensor([[ 0.2448, 0.1856, -0.5678],
[ 0.2030, -0.2073, -0.0104]])),
('hidden.bias', tensor([-0.3117, -0.4232])),
('output.weight', tensor([[-0.4556, 0.4084]])),
('output.bias', tensor([-0.3573]))])
注意，只有具有可学习参数的层(卷积层、线性层等)才有state_dict中的条目。优化器(optim)也有一个state_dict，其中包含关于优化器状态以及所使用的超参数的信息。
optimizer = torch.optim.SGD(net.parameters(), lr=0.001, momentum=0.9)
optimizer.state_dict()
输出：
{'param_groups': [{'dampening': 0,
'lr': 0.001,
'momentum': 0.9,
'nesterov': False,
'params': [4736167728, 4736166648, 4736167368, 4736165352],
'weight_decay': 0}],
'state': {}}
4.5.2.2 保存和加载模型
PyTorch中保存和加载训练模型有两种常见的方法:
仅保存和加载模型参数(state_dict)；保存和加载整个模型。
1. 保存和加载state_dict(推荐方式)
保存：
torch.save(model.state_dict(), PATH) # 推荐的文件后缀名是pt或pth
加载：
model = TheModelClass(*args, **kwargs)
model.load_state_dict(torch.load(PATH))
2. 保存和加载整个模型
保存：
torch.save(model, PATH)
加载：
model = torch.load(PATH)
我们采用推荐的方法一来实验一下:
X = torch.randn(2, 3)
Y = net(X)
PATH = "./net.pt"
torch.save(net.state_dict(), PATH)
net2 = MLP()
net2.load_state_dict(torch.load(PATH))
Y2 = net2(X)
Y2 == Y
输出：
tensor([[1],
[1]], dtype=torch.uint8)
因为这net和net2都有同样的模型参数，那么对同一个输入X的计算结果将会是一样的。上面的输出也验证了这一点。
此外，还有一些其他使用场景，例如GPU与CPU之间的模型保存与读取、使用多块GPU的模型的存储等等，使用的时候可以参考官方文档。
小结
通过save函数和load函数可以很方便地读写Tensor。通过save函数和load_state_dict函数可以很方便地读写模型的参数。
注：本节与原书此节有一些不同，原书传送门
参考文章
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