Python 使用引用计数机制来实现垃圾回收策略。每当内存中的对象被引用时，计数器增加 1。另一方面，当引用被移除时，计数器减少 1。如果后台运行的垃圾收集器发现任何对象的计数器为 0，则移除该对象并回收其所占的内存。
弱引用是一种不会阻止对象被垃圾收集的引用。当需要实现大型对象的缓存，或是减少因循环引用导致的问题时，弱引用变得尤为重要。
为了创建弱引用，Python 提供了一个名为 weakref 的模块。
该模块中的 ref 类管理指向对象的弱引用。当被调用时，它会检索原始对象。
为了创建一个弱引用 −
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())
这将产生以下输出 −
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，在所引用的对象被删除时会被调用。
示例
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())
这将产生以下输出 −
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
对象的终结化
weakref 模块提供了 finalize 类。当垃圾收集器收集对象时，其对象会被调用。该对象会一直存活直到引用对象被调用。
示例
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())
这将产生以下输出 −
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 模块还提供了 WeakKeyDictionary 和 WeakValueDictionary 类。它们不会像映射对象那样保持对象的存活。它们更适合用来创建多个对象的缓存。
WeakKeyDictionary
一个引用键弱化的映射类。字典中的条目会在没有强引用的情况下被丢弃。
创建 WeakKeyDictionary 类的一个实例可以使用现有的字典或者不带任何参数。功能类似于普通字典，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。然后创建了一个 WeakKeyDictionary 的实例，其中键是 Person 实例，值是人的名字。
我们调用 keyrefs() 方法来获取弱引用。当对 Person1 的引用被删除后，再次打印字典的键。将一个新的 Person 实例添加到带有弱引用键的字典中。最后，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()]))
这将产生以下输出 −
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
一个引用值弱化的映射类。字典中的条目会在没有强引用的情况下被丢弃。
我们将演示如何使用 WeakValueDictionary 创建带有弱引用值的字典。
代码类似于之前的示例，但这次我们将人名作为键，而 Person 实例作为值。我们使用 valuerefs() 方法来获取字典中弱引用的值。
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()]))
这将产生以下输出 −
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']