摘要:引用計(jì)數(shù)會(huì)記錄給定對(duì)象的引用個(gè)數(shù),并在引用個(gè)數(shù)為零時(shí)收集該對(duì)象。在對(duì)象群組內(nèi)部使用弱引用即不會(huì)在引用計(jì)數(shù)中被計(jì)數(shù)的引用有時(shí)能避免出現(xiàn)引用環(huán),因此弱引用可用于解決循環(huán)引用的問題。
參考
1.weakref – Garbage-collectable references to objects
2.Python弱引用介紹
和許多其它的高級(jí)語言一樣,Python使用了垃圾回收器來自動(dòng)銷毀那些不再使用的對(duì)象。每個(gè)對(duì)象都有一個(gè)引用計(jì)數(shù),當(dāng)這個(gè)引用計(jì)數(shù)為0時(shí)Python能夠安全地銷毀這個(gè)對(duì)象。
引用計(jì)數(shù)會(huì)記錄給定對(duì)象的引用個(gè)數(shù),并在引用個(gè)數(shù)為零時(shí)收集該對(duì)象。由于一次僅能有一個(gè)對(duì)象被回收,引用計(jì)數(shù)無法回收循環(huán)引用的對(duì)象。
一組相互引用的對(duì)象若沒有被其它對(duì)象直接引用,并且不可訪問,則會(huì)永久存活下來。一個(gè)應(yīng)用程序如果持續(xù)地產(chǎn)生這種不可訪問的對(duì)象群組,就會(huì)發(fā)生內(nèi)存泄漏。
在對(duì)象群組內(nèi)部使用弱引用(即不會(huì)在引用計(jì)數(shù)中被計(jì)數(shù)的引用)有時(shí)能避免出現(xiàn)引用環(huán),因此弱引用可用于解決循環(huán)引用的問題。
在計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)中,弱引用,與強(qiáng)引用相對(duì),是指不能確保其引用的對(duì)象不會(huì)被垃圾回收器回收的引用。一個(gè)對(duì)象若只被弱引用所引用,則可能在任何時(shí)刻被回收。弱引用的主要作用就是減少循環(huán)引用,減少內(nèi)存中不必要的對(duì)象存在的數(shù)量。
使用weakref模塊,你可以創(chuàng)建到對(duì)象的弱引用,Python在對(duì)象的引用計(jì)數(shù)為0或只存在對(duì)象的弱引用時(shí)將回收這個(gè)對(duì)象。
創(chuàng)建弱引用你可以通過調(diào)用weakref模塊的ref(obj[,callback])來創(chuàng)建一個(gè)弱引用,obj是你想弱引用的對(duì)象,callback是一個(gè)可選的函數(shù),當(dāng)因沒有引用導(dǎo)致Python要銷毀這個(gè)對(duì)象時(shí)調(diào)用?;卣{(diào)函數(shù)callback要求單個(gè)參數(shù)(弱引用的對(duì)象)。
一旦你有了一個(gè)對(duì)象的弱引用,你就能通過調(diào)用弱引用來獲取被弱引用的對(duì)象。
>>>> import sys >>> import weakref >>> class Man: def __init__(self,name): print self.name = name >>> o = Man("Jim") >>> sys.getrefcount(o) 2 >>> r = weakref.ref(o) # 創(chuàng)建一個(gè)弱引用 >>> sys.getrefcount(o) # 引用計(jì)數(shù)并沒有改變 2 >>> r# 弱引用所指向的對(duì)象信息 >>> o2 = r() # 獲取弱引用所指向的對(duì)象 >>> o is o2 True >>> sys.getrefcount(o) 3 >>> o = None >>> o2 = None >>> r # 當(dāng)對(duì)象引用計(jì)數(shù)為零時(shí),弱引用失效。 de>
上面的代碼中,我們使用sys包中的getrefcount()來查看某個(gè)對(duì)象的引用計(jì)數(shù)。需要注意的是,當(dāng)使用某個(gè)引用作為參數(shù),傳遞給getrefcount()時(shí),參數(shù)實(shí)際上創(chuàng)建了一個(gè)臨時(shí)的引用。因此,getrefcount()所得到的結(jié)果,會(huì)比期望的多1。
一旦沒有了對(duì)這個(gè)對(duì)象的其它的引用,調(diào)用弱引用將返回None,因?yàn)镻ython已經(jīng)銷毀了這個(gè)對(duì)象。 注意:大部分的對(duì)象不能通過弱引用來訪問。
weakref模塊中的getweakrefcount(obj)和getweakrefs(obj)分別返回弱引用數(shù)和關(guān)于所給對(duì)象的引用列表。
弱引用對(duì)于創(chuàng)建對(duì)象(這些對(duì)象很費(fèi)資源)的緩存是有用的。
創(chuàng)建代理對(duì)象代理對(duì)象是弱引用對(duì)象,它們的行為就像它們所引用的對(duì)象,這就便于你不必首先調(diào)用弱引用來訪問背后的對(duì)象。通過weakref模塊的proxy(obj[,callback])函數(shù)來創(chuàng)建代理對(duì)象。使用代理對(duì)象就如同使用對(duì)象本身一樣:
import weakref class Man: def __init__(self, name): self.name = name def test(self): print "this is a test!" def callback(self): print "callback" o = Man("Jim") p = weakref.proxy(o, callback) p.test() o=None p.test()
callback參數(shù)的作用和ref函數(shù)中callback一樣。在Python刪除了一個(gè)引用的對(duì)象之后,使用代理將會(huì)導(dǎo)致一個(gè)weakref.ReferenceError錯(cuò)誤。
循環(huán)引用前面說過,使用弱引用,可以解決循環(huán)引用不能被垃圾回收的問題。
首先我們看下常規(guī)的循環(huán)引用,先創(chuàng)建一個(gè)簡單的Graph類,然后創(chuàng)建三個(gè)Graph實(shí)例:
# -*- coding:utf-8 -*- import weakref import gc from pprint import pprint class Graph(object): def __init__(self, name): self.name = name self.other = None def set_next(self, other): print "%s.set_next(%r)" % (self.name, other) self.other = other def all_nodes(self): yield self n = self.other while n and n.name !=self.name: yield n n = n.other if n is self: yield n return def __str__(self): return "->".join(n.name for n in self.all_nodes()) def __repr__(self): return "<%s at 0x%x name=%s>" % (self.__class__.__name__, id(self), self.name) def __del__(self): print "(Deleting %s)" % self.name def collect_and_show_garbage(): print "Collecting..." n = gc.collect() print "unreachable objects:", n print "garbage:", pprint(gc.garbage) def demo(graph_factory): print "Set up graph:" one = graph_factory("one") two = graph_factory("two") three = graph_factory("three") one.set_next(two) two.set_next(three) three.set_next(one) print print "Graph:" print str(one) collect_and_show_garbage() print three = None two = None print "After 2 references removed" print str(one) collect_and_show_garbage() print print "removeing last reference" one = None collect_and_show_garbage() gc.set_debug(gc.DEBUG_LEAK) print "Setting up the cycle" print demo(Graph) print print "breaking the cycle and cleaning up garbage" print gc.garbage[0].set_next(None) while gc.garbage: del gc.garbage[0] print collect_and_show_garbage()
這里使用了python的gc庫的幾個(gè)方法, 解釋如下:
gc.collect() 收集垃圾
gc.garbage 獲取垃圾列表
gc.set_debug(gc.DBEUG_LEAK) 打印無法看到的對(duì)象信息
運(yùn)行結(jié)果如下:
Setting up the cycle Set up graph: one.set_next() two.set_next( ) three.set_next( ) Graph: one->two->three->one Collecting... unreachable objects:g 0 garbage:[] After 2 references removed one->two->three->one Collecting... unreachable objects: 0 garbage:[] removeing last reference Collecting... unreachable objects: 6 garbage:[ , , , {"name": "one", "other": }, {"name": "two", "other": }, {"name": "three", "other": }] breaking the cycle and cleaning up garbage one.set_next(None) (Deleting two) (Deleting three) (Deleting one) Collecting... unreachable objects: 0 garbage:[] None [Finished in 0.4s]c: uncollectable gc: uncollectable gc: uncollectable gc: uncollectable gc: uncollectable gc: uncollectable
從結(jié)果中我們可以看出,即使我們刪除了Graph實(shí)例的本地引用,它依然存在垃圾列表中,不能回收。
接下來創(chuàng)建使弱引用的WeakGraph類:
class WeakGraph(Graph): def set_next(self, other): if other is not None: if self in other.all_nodes(): other = weakref.proxy(other) super(WeakGraph, self).set_next(other) return demo(WeakGraph)
結(jié)果如下:
Setting up the cycle Set up graph: one.set_next() two.set_next( ) three.set_next( ) Graph: one->two->three Collecting... unreachable objects:Traceback (most recent call last): File "D:appsplatformdemodemo.py", line 87, in gc.garbage[0].set_next(None) IndexError: list index out of range 0 garbage:[] After 2 references removed one->two->three Collecting... unreachable objects: 0 garbage:[] removeing last reference (Deleting one) (Deleting two) (Deleting three) Collecting... unreachable objects: 0 garbage:[] breaking the cycle and cleaning up garbage [Finished in 0.4s with exit code 1]
上面的類中,使用代理來指示已看到的對(duì)象,隨著demo()刪除了對(duì)象的所有本地引用,循環(huán)會(huì)斷開,這樣垃圾回收期就可以將這些對(duì)象刪除。
因此我們我們?cè)趯?shí)際工作中如果需要用到循環(huán)引用的話,盡量采用弱引用來實(shí)現(xiàn)。
緩存對(duì)象ref和proxy都只可用與維護(hù)單個(gè)對(duì)象的弱引用,如果想同時(shí)創(chuàng)建多個(gè)對(duì)象的弱引用咋辦?這時(shí)可以使用WeakKeyDictionary和WeakValueDictionary來實(shí)現(xiàn)。
WeakValueDictionary類,顧名思義,本質(zhì)上還是個(gè)字典類型,只是它的值類型是弱引用。當(dāng)這些值引用的對(duì)象不再被其他非弱引用對(duì)象引用時(shí),那么這些引用的對(duì)象就可以通過垃圾回收器進(jìn)行回收。
下面的例子說明了常規(guī)字典與WeakValueDictionary的區(qū)別。
# -*- coding:utf-8 -*- import weakref import gc from pprint import pprint gc.set_debug(gc.DEBUG_LEAK) class Man(object): def __init__(self, name): self.name = name def __repr__(self): return "" % self.name def __del__(self): print "deleting %s" % self def demo(cache_factory): all_refs = {} print "cache type:", cache_factory cache = cache_factory() for name in ["Jim", "Tom", "Green"]: man = Man(name) cache[name] = man all_refs[name] = man del man print "all_refs=", pprint(all_refs) print print "before, cache contains:", cache.keys() for name, value in cache.items(): print "%s = %s" % (name, value) print " cleanup" del all_refs gc.collect() print print "after, cache contains:", cache.keys() for name, value in cache.items(): print "%s = %s" % (name, value) print "demo returning" return demo(dict) print demo(weakref.WeakValueDictionary)
結(jié)果如下所示:
cache type:all_refs={"Green": , "Jim": , "Tom": } before, cache contains: ["Jim", "Green", "Tom"] Jim = Green = Tom = cleanup after, cache contains: ["Jim", "Green", "Tom"] Jim = Green = Tom = demo returning deleting deleting deleting cache type: weakref.WeakValueDictionary all_refs={"Green": , "Jim": , "Tom": } before, cache contains: ["Jim", "Green", "Tom"] Jim = Green = Tom = cleanup deleting deleting after, cache contains: [] demo returning [Finished in 0.3s]
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