发布于 2015-08-30 07:43:16 | 185 次阅读 | 评论: 0 | 来源: 网络整理
一个简单的循环引用数据结构例子就是一个树形结构，双亲节点有指针指向孩子节点，孩子节点又返回来指向双亲节点。
这种情况下，可以考虑使用 weakref 库中的弱引用。例如：
import weakref
class Node:
def __init__(self, value):
self.value = value
self._parent = None
self.children = []
def __repr__(self):
return 'Node({!r:})'.format(self.value)
# property that manages the parent as a weak-reference
@property
def parent(self):
return None if self._parent is None else self._parent()
@parent.setter
def parent(self, node):
self._parent = weakref.ref(node)
def add_child(self, child):
self.children.append(child)
child.parent = self
这种是想方式允许parent静默终止。例如：
>>> root = Node('parent')
>>> c1 = Node('child')
>>> root.add_child(c1)
>>> print(c1.parent)
Node('parent')
>>> del root
>>> print(c1.parent)
None
>>>
循环引用的数据结构在Python中是一个很棘手的问题，因为正常的垃圾回收机制不能适用于这种情形。 例如考虑如下代码：
# Class just to illustrate when deletion occurs
class Data:
def __del__(self):
print('Data.__del__')
# Node class involving a cycle
class Node:
def __init__(self):
self.data = Data()
self.parent = None
self.children = []
def add_child(self, child):
self.children.append(child)
child.parent = self
下面我们使用这个代码来做一些垃圾回收试验：
>>> a = Data()
>>> del a # Immediately deleted
Data.__del__
>>> a = Node()
>>> del a # Immediately deleted
Data.__del__
>>> a = Node()
>>> a.add_child(Node())
>>> del a # Not deleted (no message)
>>>
可以看到，最后一个的删除时打印语句没有出现。原因是Python的垃圾回收机制是基于简单的引用计数。 当一个对象的引用数变成0的时候才会立即删除掉。而对于循环引用这个条件永远不会成立。 因此，在上面例子中最后部分，父节点和孩子节点互相拥有对方的引用，导致每个对象的引用计数都不可能变成0。
Python有另外的垃圾回收器来专门针对循环引用的，但是你永远不知道它什么时候会触发。 另外你还可以手动的触发它，但是代码看上去很挫：
>>> import gc
>>> gc.collect() # Force collection
Data.__del__
Data.__del__
>>>
如果循环引用的对象自己还定义了自己的 __del__() 方法，那么会让情况变得更糟糕。
假设你像下面这样给Node定义自己的 __del__() 方法：
# Node class involving a cycle
class Node:
def __init__(self):
self.data = Data()
self.parent = None
self.children = []
def add_child(self, child):
self.children.append(child)
child.parent = self
# NEVER DEFINE LIKE THIS.
# Only here to illustrate pathological behavior
def __del__(self):
del self.data
del.parent
del.children
这种情况下，垃圾回收永远都不会去回收这个对象的，还会导致内存泄露。
如果你试着去运行它会发现，Data.__del__ 消息永远不会出现了,甚至在你强制内存回收时：
>>> a = Node()
>>> a.add_child(Node()
>>> del a # No message (not collected)
>>> import gc
>>> gc.collect() # No message (not collected)
>>>
弱引用消除了引用循环的这个问题，本质来讲，弱引用就是一个对象指针，它不会增加它的引用计数。
你可以通过 weakref 来创建弱引用。例如：
>>> import weakref
>>> a = Node()
>>> a_ref = weakref.ref(a)
>>> a_ref
<weakref at 0x100581f70; to 'Node' at 0x1005c5410>
>>>
为了访问弱引用所引用的对象，你可以像函数一样去调用它即可。如果那个对象还存在就会返回它，否则就返回一个None。 由于原始对象的引用计数没有增加，那么就可以去删除它了。例如;
>>> print(a_ref())
<__main__.Node object at 0x1005c5410>
>>> del a
Data.__del__
>>> print(a_ref())
None
>>>
通过这里演示的弱引用技术，你会发现不再有循环引用问题了，一旦某个节点不被使用了，垃圾回收器立即回收它。 你还能参考8.25小节关于弱引用的另外一个例子。