1. 为什么要用 weakref？

Python 的垃圾回收主要依赖引用计数，加上循环垃圾收集。

问题场景：对象相互引用形成循环，尤其在缓存、观察者模式、事件订阅里，很容易出现内存泄漏。

解决思路：使用 weakref，不增加对象的引用计数，让对象可以被正常回收。

2. weakref 基础

import weakref

class MyClass:

pass

obj = MyClass()

w = weakref.ref(obj)

print(w()) # <__main__.MyClass object at ...>

del obj

print(w()) # None

weakref.ref(obj) 创建一个弱引用。

对象被回收后，弱引用返回 None。

3. 高级技巧

(1) 弱引用回调

当对象被回收时自动触发某些操作。

import weakref

def on_finalize(wr):

print("对象被回收了！")

obj = MyClass()

wr = weakref.ref(obj, on_finalize)

del obj

# 输出: 对象被回收了！

用于清理缓存、通知依赖对象释放。

避免手动追踪对象生命周期。

(2) WeakValueDictionary：缓存不会阻止回收

用于缓存对象，但不阻止它们被垃圾回收。

cache = weakref.WeakValueDictionary()

obj = MyClass()

cache['key'] = obj

print(cache['key']) # <MyClass ...>

del obj

print(cache.get('key')) # None

高级用途：

缓存大型对象，避免内存膨胀。

配合工厂模式动态生成对象。

(3) WeakKeyDictionary：键是弱引用

适合需要让对象作为键，但不想阻止它被回收的场景。

wkdict = weakref.WeakKeyDictionary()

key = MyClass()

wkdict[key] = 'value'

del key

print(list(wkdict.keys())) # []

常用于对象元信息存储：

给外部对象动态附加数据，不改变对象生命周期。

比如 UI 控件或事件监听器的状态缓存。

(4) 避免循环引用泄漏

很多内存泄漏是由回调和闭包中的循环引用引起的：

class Node:

def __init__(self, name):

self.name = name

self.parent = None

self.children = []

parent = Node('parent')

child = Node('child')

child.parent = parent

parent.children.append(child)

这里 parent ↔ child 形成循环，如果有长寿命对象引用 parent，可能无法及时释放。

高级技巧：用弱引用断开循环：

child.parent = weakref.ref(parent)

现在 parent 被回收时，弱引用 child.parent() 返回 None，不会阻止回收。

(5) 结合 weakref.finalize 做资源管理

weakref.finalize 可以替代 __del__，更加安全：

import weakref

class MyClass:

def __init__(self, name):

self.name = name

weakref.finalize(self, print, f'{self.name} 被回收')

obj = MyClass('obj1')

del obj

# 输出: obj1 被回收

优点：

避免 __del__ 的循环引用问题。

明确注册回收时的动作。

高级场景：

文件、socket、数据库连接等资源自动释放。

避免内存泄漏和资源泄漏同时发生。

(6) 组合缓存和观察者模式

弱引用非常适合事件系统或观察者模式：

class Event:

def __init__(self):

self._handlers = weakref.WeakSet()

def register(self, handler):

self._handlers.add(handler)

def fire(self, *args, **kwargs):

for h in self._handlers:

h(*args, **kwargs)

def listener(msg):

print("收到消息:", msg)

evt = Event()

evt.register(listener)

evt.fire("hello") # 收到消息: hello

使用 WeakSet 存储监听器，监听器对象回收后自动移除，避免事件系统造成内存泄漏。

ITPub博客

使用 weakref 避免内存泄漏的高级技巧

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