Python - 弱引用

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Python 在实现垃圾回收策略时使用引用计数机制。每当内存中的对象被引用时，计数就会加 1。另一方面，当引用被移除时，计数会减 1。如果后台运行的垃圾收集器发现任何计数为 0 的对象，它就会将其移除，并回收其占用的内存。

弱引用是一种不保护对象免于被垃圾回收的引用。当您需要为大型对象实现缓存以及在需要减少循环引用带来的痛苦的情况下，它非常重要。

为了创建弱引用，Python 为我们提供了一个名为 weakref 的模块。

此模块中的 ref 类管理对对象的弱引用。当被调用时，它会检索原始对象。

要创建弱引用 -

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())

删除被引用对象后调用引用对象会返回 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参数，称为回调函数，当被引用对象被删除时，该函数会被调用。

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

对象终结

weakref 模块提供了 finalize 类。当垃圾收集器收集对象时，会调用其对象。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 WeakKeyDictionary 和 WeakValueDictionary 类。它们不会像出现在映射对象中那样使对象保持活动状态。它们更适合于创建多个对象的缓存。

WeakKeyDictionary

弱引用键的映射类。当不再存在对键的强引用时，字典中的条目将被丢弃。

创建一个WeakKeyDictionary类的实例，可以使用现有的字典或不带任何参数。其功能与普通字典相同，可以向其中添加和删除映射条目。

在下面给出的代码中，创建了三个Person实例。然后，它使用一个字典创建一个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Peron1的引用被删除时，再次打印字典键。一个新的Person实例被添加到具有弱引用的键的字典中。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()]))

它将产生以下输出 -

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']

WeakValueDictionary

引用值弱引用的映射类。当不再存在对值的强引用时，字典中的条目将被丢弃。

我们将演示如何使用WeakValueDictionary创建具有弱引用值的字典。

代码类似于前面的示例，但这次我们使用Person姓名作为键，Person实例作为值。我们使用valuerefs()方法来检索字典的弱引用值。

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']
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