本文主要涉及内容：Optimizer、_LRScheduler等源码分析。
本文依旧基于PyTorch 1.1.0。

Optimizer

PyTorch提供了torch.optim.lr_scheduler来帮助用户改变学习率，下边将从Optimizer入手，看一下这个类是如何工作的。

为什么从Optimizer入手，因为无论是Adam还是SGD，都是继承的这个类。同时，scheduler也是给所有的Optimizer服务的，所以需要用的方法都会定义在这个基类里，直接看一下这个类的属性即可。给出Doc中的代码链接。

首先是初始化方法def __init__(self, params, defaults)，这个方法的params参数，就是我们在初始化优化器的时候传入的网络的参数，如Alexnet.parameters()，而后边所有的参数都将合并成dict参数作为这个方法的defaults。
看一下Alexnet.parameters()中存的都是什么：

1 2	for alex in Alexnet.parameters(): print(alex.shape)

可以看到，这里边存的就是整个网络的参数。
有两种定义optimizer的方法：

optimizer = optim.SGD(model.parameters(), lr=0.01, momentum=0.9)
optimizer = optim.SGD([
    {'params': model.base.parameters()},
    {'params': model.classifier.parameters(), 'lr': 1e-3}
], lr=1e-2, momentum=0.9)

如果是第一种定义的方法：在这个初始化方法中，会把这些参数先改造成[{'params': Alexnet.parameters()}]这样的一个长度为1的list。然后对这个list进行加工，添加上defaults中的参数，如果我们使用Alexnet来做一个例子的话，就是下边这个样子：

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optimizer = torch.optim.Adam(Alexnet.parameters(), lr=0.001)
print([group.keys() for group in optimizer.param_groups])
# [dict_keys(['params', 'lr', 'betas', 'eps', 'weight_decay', 'amsgrad'])]

如果是第二种定义的方法：因为传入的本身就是dict的形式，所以会继续对他进行加工，添加上后边的参数，我们直接看疗效：

optimizer = torch.optim.SGD([
    {'params': Alexnet.features.parameters()},
    {'params': Alexnet.classifier.parameters(), 'lr': 1e-3}
], lr=1e-2, momentum=0.9)
print([group.keys() for group in optimizer.param_groups])
# [dict_keys(['params', 'lr', 'momentum', 'dampening', 'weight_decay', 'nesterov']), dict_keys(['params', 'lr', 'momentum', 'dampening', 'weight_decay', 'nesterov'])]

这次的list变成了两个元素，而且每个元素的组成和使用Adam也不一样了，这很明显，因为不同的优化器需要的参数不同嘛~(关于不同层的lr不同的设置这里给出官网链接)

但是两者是相似的，就是每个元素都有params和lr，这就够了。

_LRScheduler

所有的动态修改lr的类，都是继承的这个类，所以我们看一下这个类包含什么方法。源码链接。

在初始化方法中def __init__(self, optimizer, last_epoch=-1)，包含两个参数，第一个参数就是我们上边提到的optimizer的任何一个子类。第二个参数的意思是当前执行到了哪个epoch。我们不指定它的时候，虽然默认是-1，但是init中会调用一次step并设置为0。

一定要注意PyTorch的版本！我的windows上用的是1.0.1，服务器用的是1.1.0，就闹了很多问题。就拿这个类来说，在1.0.1中是先setp()再训练，而1.1.0进行了更新，先训练，然后再step()。

当我们调用了初始化后，会给optimizer增加一个字段，看一下：

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scheduler = torch.optim.lr_scheduler.StepLR(optimizer, step_size=5, gamma=0.1)
print([group.keys() for group in optimizer.param_groups])
# [dict_keys(['params', 'lr', 'betas', 'eps', 'weight_decay', 'amsgrad', 'initial_lr'])]

新增加的initial_lr字段就是原始的lr。

在def step(self, epoch=None)方法中，通常情况下我们不需要指定这个参数epoch，因为每次调用他都会增加1。在这个函数中会调用一个需要重载的方法get_lr()，每次调用都会从这个方法中提取改变后的lr，赋值给optimizer。

这里其实我一直有个疑问的，就是scheduler的step和optimizer的step是一个什么关系，其实通过源码，看到这里，这俩函数没啥关系！scheduler的step只会修改lr，两者都需要执行！

下边看一下两个scheduler的get_lr()对比一下。先看一下SetpLR：

def get_lr(self):
    if (self.last_epoch == 0) or (self.last_epoch % self.step_size != 0):
        return [group['lr'] for group in self.optimizer.param_groups]
    return [group['lr'] * self.gamma
            for group in self.optimizer.param_groups]

这个会在设置的步长的整倍数的时候将lr*gamma。
而ExponentialLR则会在每轮结束的时候都进行乘gamma的操作，这个减小也真的是指数倍的。

def get_lr(self):
    if self.last_epoch == 0:
        return self.base_lrs
    return [group['lr'] * self.gamma
            for group in self.optimizer.param_groups]

Demo

scheduler = StepLR(optimizer, step_size=30, gamma=0.1)
train_loader = Data.DataLoader(
        dataset=train_dataset, batch_size=BATCH_SIZE, shuffle=True, pin_memory=True)
for epoch in range(100):
    for X, y in train_loader:
        ...
        optimizer.zero_grad()
        loss.backward()
        optimizer.step()
    scheduler.step()

赏月斋

慎终如始宁静致远

PyTorch的动态学习率和optimizer.param_groups[0]

如何设置PyTorch的动态学习率

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