创建一个引用计数的图形。

Question

看起来，在Python中，使用matplotlib创建图形的标准方式不像我期望的那样运行顺畅：默认情况下，在循环中调用fig = matplotlib.figure()将保持所有创建的图形，并最终耗尽内存。

有一些文章介绍了解决方案，但需要显式调用matplotlib.pyplot.close(fig)，这似乎有些hackish。我想要的是一种简单的方法，使fig具有引用计数功能，这样我就不必担心内存泄漏了。是否有某种方法可以做到这一点？

- Shep

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这更像是手动内存管理，在这种情况下，该图形是窗口系统的外部资源（如文件描述符），而plt.figure()是构造函数，而plt.close(fig)是析构函数。虽然由于clf、cla和其他因素存在许多级别的销毁。在这种情况下，正确的方法是使用“with”括号惯用语（“上下文管理器”）。 - CMCDragonkai

Answer 1

如果您创建图形而不使用plt.figure，则它应该像您期望的那样被引用计数。例如（这是使用非交互式Agg后端的情况）。

from matplotlib.backends.backend_agg import FigureCanvasAgg as FigureCanvas
from matplotlib.figure import Figure

# The pylab figure manager will be bypassed in this instance.
# This means that `fig` will be garbage collected as you'd expect.
fig = Figure()
canvas = FigureCanvas(fig)
ax = fig.add_subplot(111)

- Joe Kington

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如果没有 FigureCanvas(fig)，在尝试保存图形时会引发异常。我理解必须始终使用 FigureCanvas 绘制一个 Figure 吗？ - Shep

是的！否则无法绘制任何内容（艺术家已经创建，但在保存/显示图形之前不会进行绘制）。这是API中的一个缺陷；理想情况下，画布应该与图形一起初始化。如果您使用canvas.print_figure(filename)而不是fig.savefig(filename)可能更有意义（实际上，fig.savefig在幕后执行的就是这个操作）。然而，这仅供您自己理解（画布是处理绘制/保存的特定于后端的部分）。最终结果是相同的。 - Joe Kington

Matplotlib仍然假定使用不进行垃圾回收的“pylab”图形管理器来处理……几乎所有事情，这有点疯狂。虽然上述方法对于在开发时已知单个静态后端的狭窄情况足够，但不清楚它如何扩展到在解释时选择任意动态后端的一般情况。总之，Matplotlib有时真是让人感到“呃！” - Cecil Curry

@JoeKington，恐怕我没明白你的意思。以上解决方案假设只使用单个预选的后端——这很好！别误会，即使只有这一个也令我十分高兴。但我真的希望有一个通用的解决方案，能够动态适用于当前已启用的任何后端。虽然 matplotlib.get_backend() 函数可以获得当前启用的后端名称（如果有的话），但通用的解决方案需要该后端实际在内存中的模块对象。Matplotlib 似乎没有相应的获取器。 - Cecil Curry

在我们的情况下，图形窗口以非阻塞方式打开，因此根据定义，它们不能被显式关闭。因此，pyplot API 对我们来说是不可行的。我们还需要根据平台动态利用不同的后端（例如，在 OS X 上使用 MacOSX，在 Linux 上使用 TkAgg，在 Windows 上使用 Odin 等）。但感谢 Joe 的迅速和有帮助的回复！你的优秀之处是无与伦比的。正如你所建议的那样，我们将尝试进行动态后端导入。 - Cecil Curry

Answer 2

如果你只想保存图像而不显示它们，可以使用以下代码：

def savefig(*args, **kwargs):
    plt.savefig(*args, **kwargs)
    plt.close(plt.gcf())

这可能看起来并不可靠，但是无论如何。

- 1''

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谢谢，但是虽然这告诉我如何保存并关闭一个图像，但它并没有回答问题——这有点像用“分配一个原始指针，然后在使用完毕后调用delete”来回答“如何在C++中使用智能指针”的问题。 - Shep

这是公平的，只是建议一种替代解决方案，“如何不用担心内存泄漏”，仍然使用标准的 plt API。 - 1''

Answer 3

如果你想从使用 pyplot 获得收益，并且有可能将图形包装在自己的类中，可以使用你的类的 __del__ 方法来关闭图形。例如：

import matplotlib.pyplot as plt

class MyFigure:
  """This is my class that just wraps a matplotlib figure"""
  def __init__(self):
    # Get a new figure using pyplot
    self.figure = plt.figure()

  def __del__(self):
    # This object is getting deleted, close its figure
    plt.close(self.figure)

无论何时垃圾收集器决定删除您的图形，因为它是不可访问的，matplotlib图形将被关闭。但请注意，如果有人抓住了这个图形（但没有抓住您的包装器），他们可能会对您关闭它感到烦恼。这可能需要一些思考或对使用进行一些限制来解决。

- Pol Febrer