Python高级数据结构(三)

5、Weakref

weakref模块能够帮助我们创建Python引用,却不会阻止对象的销毁操作。这一节包含了weak reference的基本用法,并且引入一个代理类。

在开始之前,我们需要明白什么是strong reference。strong reference是一个对对象的引用次数、生命周期以及销毁时机产生影响的指针。strong reference如你所见,就是当你将一个对象赋值给一个变量的时候产生的:

>>> a = [1,2,3]
>>> b = a

在这种情况下,这个列表有两个strong reference,分别是a和b。在这两个引用都被释放之前,这个list不会被销毁。

class Foo(object):
    def __init__(self):
        self.obj = None
        print 'created'
 
    def __del__(self):
        print 'destroyed'
 
    def show(self):
        print self.obj
 
    def store(self, obj):
        self.obj = obj
 
a = Foo() # created
b = a
del a
del b # destroyed

Weak reference则是对对象的引用计数器不会产生影响。当一个对象存在weak reference时,并不会影响对象的撤销。这就说,如果一个对象仅剩下weak reference,那么它将会被销毁。

你可以使用weakref.ref函数来创建对象的weak reference。这个函数调用需要将一个strong reference作为第一个参数传给函数,并且返回一个weak reference。

>>> import weakref
>>> a = Foo()
created
>>> b = weakref.ref(a)
>>> b

一个临时的strong reference可以从weak reference中创建,即是下例中的b():

>>> a == b()
True
>>> b().show()
None

请注意当我们删除strong reference的时候,对象将立即被销毁。

>>> del a
destroyed

如果试图在对象被摧毁之后通过weak reference使用对象,则会返回None:

>>> b() is None
True

若是使用weakref.proxy,就能提供相对于weakref.ref更透明的可选操作。同样是使用一个strong reference作为第一个参数并且返回一个weak reference,proxy更像是一个strong reference,但当对象不存在时会抛出异常。

>>> a = Foo()
created
>>> b = weakref.proxy(a)
>>> b.store('fish')
>>> b.show()
fish
>>> del a
destroyed
>>> b.show()
Traceback (most recent call last):
  File "", line 1, in ?
ReferenceError: weakly-referenced object no longer exists

完整的例子:
引用计数器是由Python的垃圾回收器使用的,当一个对象的应用计数器变为0,则其将会被垃圾回收器回收。
最好将weak reference用于开销较大的对象,或避免循环引用(虽然垃圾回收器经常干这种事情)。

import weakref
import gc
 
class MyObject(object):
    def my_method(self):
        print 'my_method was called!'
 
obj = MyObject()
r = weakref.ref(obj)
 
gc.collect()
assert r() is obj #r() allows you to access the object referenced: it's there.
 
obj = 1 #Let's change what obj references to
gc.collect()
assert r() is None #There is no object left: it was gc'ed.

提示:只有library模块中定义的class instances、functions、methods、sets、frozen sets、files、generators、type objects和certain object types(例如sockets、arrays和regular expression patterns)支持weakref。内建函数以及大部分内建类型如lists、dictionaries、strings和numbers则不支持。

6、Copy()

通过shallow或deep copy语法提供复制对象的函数操作。

shallow和deep copying的不同之处在于对于混合型对象的操作(混合对象是包含了其他类型对象的对象,例如list或其他类实例)。

  • 对于shallow copy而言,它创建一个新的混合对象,并且将原对象中其他对象的引用插入新对象。
  • 对于deep copy而言,它创建一个新的对象,并且递归地复制源对象中的其他对象并插入新的对象中。

普通的赋值操作知识简单的将心变量指向源对象。
shallow copy (copy())操作创建一个新的容器,其包含的引用指向原对象中的对象。

deep copy (deepcopy())创建的对象包含的引用指向复制出来的新对象。

复杂的例子:
假定我有两个类,名为Manager和Graph,每个Graph包含了一个指向其manager的引用,而每个Manager有一个指向其管理的Graph的集合,现在我们有两个任务需要完成:

  1. 复制一个graph实例,使用deepcopy,但其manager指向为原graph的manager。

  2. 复制一个manager,完全创建新manager,但拷贝原有的所有graph。

7、Pprint()
Pprint模块能够提供比较优雅的数据结构打印方式,如果你需要打印一个结构较为复杂,层次较深的字典或是JSON对象时,使用Pprint能够提供较好的打印结果。

假定你需要打印一个矩阵,当使用普通的print时,你只能打印出普通的列表,不过如果使用pprint,你就能打出漂亮的矩阵结构。

如果:

import pprint
 
matrix = [ [1,2,3], [4,5,6], [7,8,9] ]
a = pprint.PrettyPrinter(width=20)
a.pprint(matrix)
 
# [[1, 2, 3],
#  [4, 5, 6],
#  [7, 8, 9]]
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