Python 弱引用

Python在实现垃圾回收策略时使用引用计数机制。每当内存中的一个对象被引用时，计数器就会加1。另一方面，当引用被移除时，计数器就会减1。如果后台运行的垃圾回收器发现计数器为0的对象，就会将其删除并回收所占用的内存。

弱引用是一种不保护对象免受垃圾收集的引用。它在需要为大型对象实现缓存的情况下非常重要，也可以用于减少循环引用带来的问题。

Python提供了一个名为weakref的模块来创建弱引用。

该模块中的ref类管理对对象的弱引用。调用它时可以获取原始对象。

创建弱引用的方法如下−

weakref.ref(class())

示例

import weakref
class Myclass:
   def __del__(self):
      print('(Deleting {})'.format(self))
obj = Myclass()
r = weakref.ref(obj)

print('object:', obj)
print('reference:', r)
print('call r():', r())

print('deleting obj')
del obj
print('r():', r())

在删除引用对象后调用引用返回None。

它将产生以下输出 −

object: <__main__.Myclass object at 0x00000209D7173290>
reference: <weakref at 0x00000209D7175940; to 'Myclass' at
0x00000209D7173290>
call r(): <__main__.Myclass object at 0x00000209D7173290>
deleting obj
(Deleting <__main__.Myclass object at 0x00000209D7173290>)
r(): None

回调函数

ref类的构造函数有一个可选的参数叫做回调函数，当所引用的对象被删除时会调用此函数。

import weakref
class Myclass:
   def __del__(self):
      print('(Deleting {})'.format(self))
def mycallback(rfr):
   """called when referenced object is deleted"""
   print('calling ({})'.format(rfr))
obj = Myclass()
r = weakref.ref(obj, mycallback)

print('object:', obj)
print('reference:', r)
print('call r():', r())

print('deleting obj')
del obj
print('r():', r())

它将产生以下输出 −

object: <__main__.Myclass object at 0x000002A0499D3590>
reference: <weakref at 0x000002A0499D59E0; to 'Myclass' at
0x000002A0499D3590>
call r(): <__main__.Myclass object at 0x000002A0499D3590>
deleting obj
(Deleting <__main__.Myclass object at 0x000002A0499D3590>)
calling (<weakref at 0x000002A0499D59E0; dead>)
r(): None

Finalizing Objects

weakref 模块提供了finalize类。当垃圾收集器收集到该对象时，它的对象被调用。该对象在引用对象被调用之前一直存在。

import weakref
class Myclass:
   def __del__(self):
      print('(Deleting {})'.format(self))

def finalizer(*args):
   print('Finalizer{!r})'.format(args))

obj = Myclass()
r = weakref.finalize(obj, finalizer, "Call to finalizer")

print('object:', obj)
print('reference:', r)
print('call r():', r())

print('deleting obj')
del obj
print('r():', r())

它将产生以下输出 −

object: <__main__.Myclass object at 0x0000021015103590>
reference: <finalize object at 0x21014eabe80; for 'Myclass' at
0x21015103590>
Finalizer('Call to finalizer',))
call r(): None
deleting obj
(Deleting <__main__.Myclass object at 0x0000021015103590>)
r(): None

weakref模块提供了WeakKeyDictionary和WeakValueDictionary类。它们不会像映射对象中的对象一样保持对象的存活状态。它们更适合用于创建多个对象的缓存。

WeakKeyDictionary

引用键进行弱引用的映射类。当不再有对键的强引用时，字典中的条目将被丢弃。

使用现有字典或不带任何参数创建WeakKeyDictionary类的实例。其功能与普通字典一样，可以向其中添加和删除映射条目。

在以下给定的代码中，创建了三个Person实例。然后，使用一个字典创建了一个WeakKeyDictionary实例，其中键是Person实例，值是Person的姓名。

我们调用keyrefs()方法来检索弱引用。当对Person1的引用被删除时，再次打印字典的键。然后将一个新的Person实例添加到一个具有弱引用键的字典中。最后，我们再次打印字典的键。

示例

import weakref

class Person:
   def __init__(self, person_id, name, age):
      self.emp_id = person_id
      self.name = name
      self.age = age

   def __repr__(self):
      return "{} : {} : {}".format(self.person_id, self.name, self.age)
Person1 = Person(101, "Jeevan", 30)
Person2 = Person(102, "Ramanna", 35)
Person3 = Person(103, "Simran", 28)
weak_dict = weakref.WeakKeyDictionary({Person1: Person1.name, Person2: Person2.name, Person3: Person3.name})
print("Weak Key Dictionary : {}\n".format(weak_dict.data))
print("Dictionary Keys : {}\n".format([key().name for key in weak_dict.keyrefs()]))
del Person1
print("Dictionary Keys : {}\n".format([key().name for key in weak_dict.keyrefs()]))
Person4 = Person(104, "Partho", 32)
weak_dict.update({Person4: Person4.name})

print("Dictionary Keys : {}\n".format([key().name for key in weak_dict.keyrefs()]))

它将生成以下输出 −

Weak Key Dictionary : {<weakref at 0x7f542b6d4180; to 'Person' at 0x7f542b8bbfd0>: 'Jeevan', <weakref at 0x7f542b6d5530; to 'Person' at 0x7f542b8bbeb0>: 'Ramanna', <weakref at 0x7f542b6d55d0; to 'Person' at 0x7f542b8bb7c0>: 'Simran'}

Dictionary Keys : ['Jeevan', 'Ramanna', 'Simran']

Dictionary Keys : ['Ramanna', 'Simran']

Dictionary Keys : ['Ramanna', 'Simran', 'Partho']

弱引用字典

引用值弱引用的映射类。字典中的条目将在值不再具有强引用时被丢弃。

我们将展示如何使用WeakValueDictionary创建一个弱引用值的字典。

代码与之前的示例相似，但这次我们将使用Person的名字作为键，Person实例作为值。我们将使用valuerefs()方法检索字典中的弱引用值。

示例

import weakref

class Person:
   def __init__(self, person_id, name, age):
      self.emp_id = person_id
      self.name = name
      self.age = age

   def __repr__(self):
      return "{} : {} : {}".format(self.person_id, self.name, self.age)

Person1 = Person(101, "Jeevan", 30)
Person2 = Person(102, "Ramanna", 35)
Person3 = Person(103, "Simran", 28)

weak_dict = weakref.WeakValueDictionary({Person1.name:Person1, Person2.name:Person2, Person3.name:Person3})
print("Weak Value Dictionary : {}\n".format(weak_dict.data))
print("Dictionary Values : {}\n".format([value().name for value in weak_dict.valuerefs()]))
del Person1
print("Dictionary Values : {}\n".format([value().name for value in weak_dict.valuerefs()]))
Person4 = Person(104, "Partho", 32)
weak_dict.update({Person4.name: Person4})
print("Dictionary Values : {}\n".format([value().name for value in weak_dict.valuerefs()]))

它将产生以下输出 –

Weak Value Dictionary : {'Jeevan': <weakref at 0x7f3af9fe4180; to 'Person' at 0x7f3afa1c7fd0>, 'Ramanna': <weakref at 0x7f3af9fe5530; to 'Person' at 0x7f3afa1c7eb0>, 'Simran': <weakref at 0x7f3af9fe55d0; to 'Person' at 0x7f3afa1c77c0>}

Dictionary Values : ['Jeevan', 'Ramanna', 'Simran']

Dictionary Values : ['Ramanna', 'Simran']

Dictionary Values : ['Ramanna', 'Simran', 'Partho']