Python 弱引用 学习

参考
1.weakref – Garbage-collectable references to objects
2.Python弱引用介绍
和许多其它的高级语言一样,Python使用了垃圾回收器来自动销毁那些不再使用的对象。每个对象都有一个引用计数,当这个引用计数为0时Python能够安全地销毁这个对象。

引用计数会记录给定对象的引用个数,并在引用个数为零时收集该对象。由于一次仅能有一个对象被回收,引用计数无法回收循环引用的对象。

一组相互引用的对象若没有被其它对象直接引用,并且不可访问,则会永久存活下来。一个应用程序如果持续地产生这种不可访问的对象群组,就会发生内存泄漏。

在对象群组内部使用弱引用(即不会在引用计数中被计数的引用)有时能避免出现引用环,因此弱引用可用于解决循环引用的问题。

在计算机程序设计中,弱引用,与强引用相对,是指不能确保其引用的对象不会被垃圾回收器回收的引用。一个对象若只被弱引用所引用,则可能在任何时刻被回收。弱引用的主要作用就是减少循环引用,减少内存中不必要的对象存在的数量。

使用weakref模块,你可以创建到对象的弱引用,Python在对象的引用计数为0或只存在对象的弱引用时将回收这个对象。

创建弱引用

你可以通过调用weakref模块的ref(obj[,callback])来创建一个弱引用,obj是你想弱引用的对象,callback是一个可选的函数,当因没有引用导致Python要销毁这个对象时调用。回调函数callback要求单个参数(弱引用的对象)。

一旦你有了一个对象的弱引用,你就能通过调用弱引用来获取被弱引用的对象。

上面的代码中,我们使用sys包中的getrefcount()来查看某个对象的引用计数。需要注意的是,当使用某个引用作为参数,传递给getrefcount()时,参数实际上创建了一个临时的引用。因此,getrefcount()所得到的结果,会比期望的多1。

一旦没有了对这个对象的其它的引用,调用弱引用将返回None,因为Python已经销毁了这个对象。 注意:大部分的对象不能通过弱引用来访问。

weakref模块中的getweakrefcount(obj)和getweakrefs(obj)分别返回弱引用数和关于所给对象的引用列表。

弱引用对于创建对象(这些对象很费资源)的缓存是有用的。

创建代理对象

代理对象是弱引用对象,它们的行为就像它们所引用的对象,这就便于你不必首先调用弱引用来访问背后的对象。通过weakref模块的proxy(obj[,callback])函数来创建代理对象。使用代理对象就如同使用对象本身一样:

callback参数的目的和ref函数相同。在Python删除了一个引用的对象之后,使用代理将会导致一个weakref.ReferenceError错误。

循环引用

前面说过,使用弱引用,可以解决循环引用不能被垃圾回收的问题。
首先我们看下常规的循环引用,先创建一个简单的Graph类,然后创建三个Graph实例:

这里使用了python的gc库的几个方法, 解释如下:

  • gc.collect() 收集垃圾
  • gc.garbage 获取垃圾列表
  • gc.set_debug(gc.DBEUG_LEAK) 打印无法看到的对象信息

运行结果如下:

从结果中我们可以看出,即使我们删除了Graph实例的本地引用,它依然存在垃圾列表中,不能回收。
接下来创建使弱引用的WeakGraph类:

结果如下:

上面的类中,使用代理来指示已看到的对象,随着demo()删除了对象的所有本地引用,循环会断开,这样垃圾回收期就可以将这些对象删除。

因此我们我们在实际工作中如果需要用到循环引用的话,尽量采用弱引用来实现。

缓存对象

refproxy都只可用与维护单个对象的弱引用,如果想同时创建多个对象的弱引用咋办?这时可以使用WeakKeyDictionaryWeakValueDictionary来实现。

WeakValueDictionary类,顾名思义,本质上还是个字典类型,只是它的值类型是弱引用。当这些值引用的对象不再被其他非弱引用对象引用时,那么这些引用的对象就可以通过垃圾回收器进行回收。
下面的例子说明了常规字典与WeakValueDictionary的区别。

结果如下所示:

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