Python Weakref简介及使用方法

发布时间：2023-05-10

一、背景介绍

在Python中，所有的对象都会有一个引用计数，即记录有多少个变量引用了这个对象。当引用计数为0时，Python解释器就会将其回收。但是，有些时候，我们希望对象在某个时刻被回收，而不是等到引用计数为0时才回收。比如，当我们需要大量创建对象时，频繁创建和销毁这些对象会占用很多时间和内存。 为了解决这个问题，Python提供了Weakref模块，该模块提供了一种对象引用机制，帮助我们在对象没有被引用时自动将其回收。

二、使用方法

1. Weakref类

Weakref模块提供了一个基础的类——Weakref，使用该类可以将对象转化为弱引用对象，使得对象在不被使用时可以被自动回收。

2. 弱引用

弱引用是一种可以访问对象但不会增加对象引用计数的引用。普通的引用（也被称为“强引用”）会自动增加引用计数，直到最后一个对象释放它。而弱引用不会增加引用计数。当需要使用弱引用对象时，需要调用引用器（Ref类的子类）的target属性来获取弱引用所指向的对象。

import weakref
class User:
    def __init__(self, name):
        self.name = name
user = User('John')
# 创建弱引用
user_weakref = weakref.ref(user)
# 获取弱引用所引用的对象
print(user_weakref().name) # 输出：'John'
del user
# 弱引用不再指向对象，输出None
print(user_weakref()) # 输出：None

3. Finalize类

在使用弱引用回收对象时，可能需要在对象被销毁时执行一些清理操作。Python提供了Finalize类，可以自动在对象被销毁时执行特定的清理操作。

import weakref
class User:
    def __init__(self, name, final_func):
        self.name = name
        self.final_func = final_func
    # 对象被销毁时自动执行
    def __del__(self):
        self.final_func('the user object is destroyed')
def final_callback(message):
    print(message)
user = User('John', final_callback)
user_weakref = weakref.finalize(user, user.__del__)
del user
# 输出：'the user object is destroyed'

4. WeakKeyDictionary/WeakValueDictionary类

WeakKeyDictionary类和WeakValueDictionary类分别是以弱引用方式保存键和值的字典。当使用弱引用保存键或值时，当其对应的对象被销毁时，弱引用会自动被回收。

import weakref
class User:
    def __init__(self, name):
        self.name = name
# 弱引用保存键
user_dict = weakref.WeakKeyDictionary()
user1 = User('John')
user2 = User('Tom')
user_dict[user1] = 'John'
user_dict[user2] = 'Tom'
del user1
# 输出：'Tom'
print(user_dict[user2])

三、总结

本文主要介绍了Python中的Weakref模块，包括弱引用、Finalize类、WeakKeyDictionary/WeakValueDictionary类等内容，以及它们的使用方法。在开发中使用这些功能可以有效地控制对象的使用和内存占用，提高程序性能。

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