8.23 循环引用数据结构的内存管理

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，可以考虑使用库中的弱引用。例如：

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.parent = None
        self.children = []
 
    def add_child(self, child):
        self.children.append(child)
        child.parent = self

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)
 
    # NEVER DEFINE LIKE THIS.
    # Only here to illustrate pathological behavior
    def __del__(self):
        del self.data
        del.parent
        del.children

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。