Python - 弱引用

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Python 在實現垃圾回收策略時使用引用計數機制。每當記憶體中的物件被引用時，計數就會加 1。另一方面，當引用被移除時，計數會減 1。如果後臺執行的垃圾收集器發現任何計數為 0 的物件，它就會將其移除，並回收其佔用的記憶體。

弱引用是一種不保護物件免於被垃圾回收的引用。當您需要為大型物件實現快取以及在需要減少迴圈引用帶來的痛苦的情況下，它非常重要。

為了建立弱引用，Python 為我們提供了一個名為 weakref 的模組。

此模組中的 ref 類管理對物件的弱引用。當被呼叫時，它會檢索原始物件。

要建立弱引用 -

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())

刪除被引用物件後呼叫引用物件會返回 None。

它將產生以下輸出 -

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

回撥函式

ref 類的建構函式有一個可選引數，稱為回撥函式，當被引用物件被刪除時，該函式會被呼叫。

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())

它將產生以下輸出 -

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

物件終結

weakref 模組提供了 finalize 類。當垃圾收集器收集物件時，會呼叫其物件。該物件在引用物件被呼叫之前一直存在。

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())

它將產生以下輸出 -

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 模組提供 WeakKeyDictionary 和 WeakValueDictionary 類。它們不會像出現在對映物件中那樣使物件保持活動狀態。它們更適合於建立多個物件的快取。

WeakKeyDictionary

弱引用鍵的對映類。當不再存在對鍵的強引用時，字典中的條目將被丟棄。

建立一個WeakKeyDictionary類的例項，可以使用現有的字典或不帶任何引數。其功能與普通字典相同，可以向其中新增和刪除對映條目。

在下面給出的程式碼中，建立了三個Person例項。然後，它使用一個字典建立一個WeakKeyDictionary例項，其中鍵是Person例項，值是Person的姓名。

我們呼叫keyrefs()方法來檢索弱引用。當對Peron1的引用被刪除時，再次列印字典鍵。一個新的Person例項被新增到具有弱引用的鍵的字典中。最後，我們再次列印字典的鍵。

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()]))

它將產生以下輸出 -

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

引用值弱引用的對映類。當不再存在對值的強引用時，字典中的條目將被丟棄。

我們將演示如何使用WeakValueDictionary建立具有弱引用值的字典。

程式碼類似於前面的示例，但這次我們使用Person姓名作為鍵，Person例項作為值。我們使用valuerefs()方法來檢索字典的弱引用值。

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()]))

它將產生以下輸出 -

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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