36. 在环状数据结构中管理内存

在Python中，垃圾回收器通过引用计数来回收垃圾对象。但某些环状数据结果（树、图、双向链表等），存在对象间的循环引用，比如树的父节点引用子节点，子节点同时也引用父节点。如果同时del掉引用父子节点，两个对象不能被立即回收。

要求：解决此类的内存管理问题。

解决方案：

使用标准库weakref.ref类，它可以创建一种能访问对象但不增加引用计数的对象。

• 对于wekref模块：

class weakref.ref(object[, callback])

返回对对象的弱引用。如果原始对象仍然存活，则可以通过调用引用对象来检索原始对象；如果引用的原始对象不再存在，则调用引用对象将得到None。

Python 的弱引用模块weakref允许垃圾回收器（garbage collector）在一个对象没有强引用的时候回收内存。

对一个对象的弱引用，相对于通常的引用来说，如果一个对象有一个常规的引用，它是不会被垃圾回收器销毁的，但是如果一个对象只剩下一个弱引用，那么它可能被垃圾回收器收回。

• 对于引用计数：

要保持追踪内存中的对象，Python使用了引用计数这一简单的技术，当一个对象的引用计数为0时该对象会被释放，此时会调用析构函数。如果要显式的调用析构函数，可以使用del关键字。

sys.getrefcount(a)可以查看a对象的引用计数，但是比正常计数大1，因为调用函数的时候传入a，这会让a的引用计数+1。

>>> class A:
	def __del__(self):              #析构函数
		print('in __del__')

		>>> a = A()>>> import sys>>> sys.getrefcount(a)              #a的引用计数为12>>> a2 = a>>> sys.getrefcount(a)              #a的引用计数为23>>> a2 = None>>> a = 1in __del__              #此时直接调用析构函数，说明引用计数已经为0

• 解决方案：

import timeclass Node:
    def __init__(self, data):
        self.data = data
        self.left = None
        self.right = None

    def add_right(self, node):
        self.right = node
        node.left = self    def __str__(self):              #打印node
        return 'None:' % self.data    def __del__(self):              #查看释放过程
        print('in __del__: delete %s' % self)def create_linklist(n):
    head = current = Node(1)
    for i in range(2, n+1):
        node = Node(i)
        current.add_right(node)
        current = node    return head

head = create_linklist(1000)head = None             #令head引用计数减1for _ in range(1000):               #模拟程序运行
    time.sleep(1)
    print('run...')input('wait...')

此时在释放双向链表的head（头节点）时，内存一直无法释放，因为头节点的引用计数不为0，这就导致后面的节点的引用计数也不为0。

改进：使用弱引用，通过标准库weakref.ref类，创建一种能访问对象但不增加引用计数的对象。

import timeclass Node:
    def __init__(self, data):
        self.data = data
        self._left = None
        self.right = None

    def add_right(self, node):
        self.right = node
        node._left = weakref.ref(self)              #创建弱引用

    @property
    def left(self):
        return self._left    def __str__(self):
        return 'None:' % self.data    def __del__(self):
        print('in __del__: delete %s' % self)def create_linklist(n):
    head = current = Node(1)
    for i in range(2, n+1):
        node = Node(i)
        current.add_right(node)
        current = node    return head

head = create_linklist(1000)head = None             #令head引用计数减1for _ in range(1000):               #模拟程序运行
    time.sleep(1)
    print('run...')input('wait...')

此时运行程序，可以看到析构函数的调用，即内存立即释放。