在Python中，我应该担心循环引用吗？

Question

假设我有一段维护父/子结构的代码。在这样的结构中，我会遇到循环引用，其中一个子指向一个父亲，而一个父亲也指向一个孩子。我应该担心它们吗？我正在使用Python 2.5。

我担心它们不会被垃圾收集并且应用程序最终会消耗所有内存。

- bodacydo

Answer 1

“担忧”是不必要的，但如果你的程序变得比预期更慢、消耗的内存超出预期或出现奇怪的暂停，原因确实可能在那些垃圾引用循环中——它们需要通过一种不同于“常规”（非循环）引用图的垃圾回收过程进行回收，并且如果你有大量对象被绑定在这样的循环中，那么该回收可能较慢（如果循环中的一个对象具有`__del__`特殊方法，则也会禁止循环垃圾回收）。

因此，引用循环不会影响程序的正确性，但可能会影响其性能和/或占用空间。

如果您想要删除不需要的引用循环，通常可以使用Python标准库中的weakref模块。

如果您想要更直接地控制（或执行调试，查看发生了什么），关于循环垃圾回收，请使用Python标准库中的gc模块。

- Alex Martelli

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关于 __del__ 的注释需要加上。如果你的对象析构函数有副作用，那么你可能需要更仔细地考虑循环引用（以及何时销毁）。 - speedplane

Answer 2

实验结果表明：你没问题：

import itertools

for i in itertools.count():
    a = {}
    b = {"a":a}
    a["b"] = b

它始终保持在使用3.6 MB的RAM。

- cobbal

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你使用了哪种实现？ - Display Name

@SargeBorsch CPython 2.x 版本。不过我猜想其他主要的实现方式也会表现出同样的行为。 - cobbal

这是短期对象生命周期，任何时候最多只使用2个。我们能在其他情况下期待相同的结果吗？ - Jimmy T.

@JimmyT。简而言之：不，没有什么是保证的，你不能指望任何Python实现的特定垃圾回收策略。这可能取决于Python解释器的引用计数实现。因此，在使用CPython的任何情况下，并且没有闭包或其他引用抓住值的情况下，您可能可以依赖其行为，但在使用纯标记和扫描或停止和复制实现的情况下，您可能无法依赖它。简而言之，没有什么是保证的。这一切都取决于具体情况。许多不同的垃圾收集器都是有效的标准。 - cobbal

Answer 3

当没有外部引用时，Python会检测到循环引用并释放内存。

- Ned Batchelder

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当然，假设没有__del__方法。通常不应该有，但你永远不知道。有一段时间，即使是collections.OrderedDict也有一个这样的方法，原因不明。 - Antimony

Answer 4

循环引用是一种常见的做法，因此我认为没有必要担心它们。许多树算法要求每个节点都有指向其子节点和父节点的链接。它们还需要实现类似于双向链表的东西。

- Colin

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谢谢 Colin。我不知道它们是“正常的事情”。对我来说，它们似乎非常特别。但现在我知道了。 :) - bodacydo

此外，它们显然对于图表是必需的。 - Antimony

Answer 5

在变量中的列表中引用方法似乎存在问题。以下是两个示例。第一个示例不调用__del__。使用weakref的第二个示例可以调用__del__，但在这种情况下问题是您无法弱引用方法：http://docs.python.org/2/library/weakref.html

import sys, weakref

class One():
    def __init__(self):
        self.counters = [ self.count ]
    def __del__(self):
        print("__del__ called")
    def count(self):
        print(sys.getrefcount(self))


sys.getrefcount(One)
one = One()
sys.getrefcount(One)
del one
sys.getrefcount(One)


class Two():
    def __init__(self):
        self.counters = [ weakref.ref(self.count) ]
    def __del__(self):
        print("__del__ called")
    def count(self):
        print(sys.getrefcount(self))


sys.getrefcount(Two)
two = Two()
sys.getrefcount(Two)
del two
sys.getrefcount(Two)

- Finn Årup Nielsen

Answer 6

我认为你不需要担心。尝试下面的程序，你会发现它不会占用所有的内存：

我不认为你应该担心。尝试以下程序，你会发现它不会消耗所有的内存：

while True:
    a=range(100)
    b=range(100)
    a.append(b)
    b.append(a)
    a.append(a)
    b.append(b)

- douglaz

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你是不是想说 a.extend(b) 而不是 append？ - richizy

@richizy，我真的是指“追加”（append），因为我希望在a和b内保存对a和b的引用，而不是它们的值。这样就会发生循环引用。 - douglaz