如何在Matplotlib绘图中移除线条

Question

我想知道怎么才能从matplotlib的坐标轴中删除一条（或多条）线，这样做之后能真正释放内存。下面的代码看起来是删除了这条线，但内存并没有被释放（即使我明确调用了gc.collect()）。

from matplotlib import pyplot
import numpy
a = numpy.arange(int(1e7))
# large so you can easily see the memory footprint on the system monitor.
fig = pyplot.Figure()
ax  = pyplot.add_subplot(1, 1, 1)
lines = ax.plot(a) # this uses up an additional 230 Mb of memory.
# can I get the memory back?
l = lines[0]
l.remove()
del l
del lines
# not releasing memory
ax.cla() # this does release the memory, but also wipes out all other lines.

那么，有没有办法只删除坐标轴上的一条线，并且能把内存还回来呢？这个可能的解决方案也没有效果。

Answer 1

我在不同的论坛上试过很多不同的答案。我想这可能跟你开发的机器有关。不过我用过这个语句

ax.lines = []

效果很好。我不使用 cla()，因为它会删除我对图表所做的所有定义。

比如：

pylab.setp(_self.ax.get_yticklabels(), fontsize=8)

但我尝试过很多次删除那些行。同时也用过弱引用库来检查我在删除时对那行的引用，但对我来说都没用。

希望这个对其他人有帮助 =D

Answer 2

>>> #Remove that new line
>>> ax.lines.remove(lines[0])
>>> ax.lines
[<matplotlib.lines.Line2D object at 0xce84dx3>]

这是我为我的同事写的一段很长的解释。我觉得在这里也会有帮助。不过请耐心点，真正的问题我会在最后提到。简单来说，问题在于你有多余的引用指向你的 Line2D 对象。

警告： 在我们深入之前，还有一点需要注意。如果你在使用 IPython 来测试这个，IPython 会保留自己的引用，并不是所有的都是弱引用。所以，在 IPython 中测试垃圾回收是行不通的，这会让事情变得更加复杂。

好了，我们开始吧。每个 matplotlib 对象（比如 Figure、Axes 等）都可以通过不同的属性访问它的子对象。下面的例子虽然有点长，但应该能帮助你理解。

我们先创建一个 Figure 对象，然后在这个图形上添加一个 Axes 对象。注意，ax 和 fig.axes[0] 是同一个对象（它们的 id() 是一样的）。

>>> #Create a figure
>>> fig = plt.figure()
>>> fig.axes
[]

>>> #Add an axes object
>>> ax = fig.add_subplot(1,1,1)

>>> #The object in ax is the same as the object in fig.axes[0], which is 
>>> #   a list of axes objects attached to fig 
>>> print ax
Axes(0.125,0.1;0.775x0.8)
>>> print fig.axes[0]
Axes(0.125,0.1;0.775x0.8)  #Same as "print ax"
>>> id(ax), id(fig.axes[0])
(212603664, 212603664) #Same ids => same objects

这同样适用于 Axes 对象中的线条：

>>> #Add a line to ax
>>> lines = ax.plot(np.arange(1000))

>>> #Lines and ax.lines contain the same line2D instances 
>>> print lines
[<matplotlib.lines.Line2D object at 0xce84bd0>]
>>> print ax.lines
[<matplotlib.lines.Line2D object at 0xce84bd0>]

>>> print lines[0]
Line2D(_line0)
>>> print ax.lines[0]
Line2D(_line0)

>>> #Same ID => same object
>>> id(lines[0]), id(ax.lines[0])
(216550352, 216550352)

如果你使用上面的方法调用 plt.show()，你会看到一个包含一组坐标轴和一条线的图形：

现在，虽然我们看到 lines 和 ax.lines 的内容是一样的，但需要注意的是，lines 变量引用的对象和 ax.lines 引用的对象并不是同一个，这一点可以通过以下代码看到：

>>> id(lines), id(ax.lines)
(212754584, 211335288)

因此，从 lines 中移除一个元素对当前图形没有影响，但从 ax.lines 中移除一个元素会把那条线从当前图形中移除。所以：

>>> #THIS DOES NOTHING:
>>> lines.pop(0)

>>> #THIS REMOVES THE FIRST LINE:
>>> ax.lines.pop(0)

如果你运行第二行代码，你会把 ax.lines[0] 中的 Line2D 对象从当前图形中移除，它就会消失。注意，这也可以通过 ax.lines.remove() 来完成，这意味着你可以把一个 Line2D 实例保存在一个变量中，然后传递给 ax.lines.remove() 来删除那条线，像这样：

>>> #Create a new line
>>> lines.append(ax.plot(np.arange(1000)/2.0))
>>> ax.lines
[<matplotlib.lines.Line2D object at 0xce84bd0>,  <matplotlib.lines.Line2D object at 0xce84dx3>]

以上所有内容对于 fig.axes 也同样适用，就像对 ax.lines 一样。

现在，真正的问题来了。如果我们把 ax.lines[0] 中的引用存储到一个 weakref.ref 对象中，然后尝试删除它，我们会发现它并没有被垃圾回收：

>>> #Create weak reference to Line2D object
>>> from weakref import ref
>>> wr = ref(ax.lines[0])
>>> print wr
<weakref at 0xb758af8; to 'Line2D' at 0xb757fd0>
>>> print wr()
<matplotlib.lines.Line2D at 0xb757fd0>

>>> #Delete the line from the axes
>>> ax.lines.remove(wr())
>>> ax.lines
[]

>>> #Test weakref again
>>> print wr
<weakref at 0xb758af8; to 'Line2D' at 0xb757fd0>
>>> print wr()
<matplotlib.lines.Line2D at 0xb757fd0>

这个引用仍然存在！为什么呢？因为还有另一个引用指向 wr 中的 Line2D 对象。记得 lines 和 ax.lines 的 ID 不一样，但内容是一样的吗？这就是问题所在。

>>> #Print out lines
>>> print lines
[<matplotlib.lines.Line2D object at 0xce84bd0>,  <matplotlib.lines.Line2D object at 0xce84dx3>]

To fix this problem, we simply need to delete `lines`, empty it, or let it go out of scope.

>>> #Reinitialize lines to empty list
>>> lines = []
>>> print lines
[]
>>> print wr
<weakref at 0xb758af8; dead>

所以，这个故事的道理是，自己要清理干净。如果你期待某个东西被垃圾回收，但它没有被回收，那你很可能在某个地方留下了一个引用。

Answer 3

我发现用 lines.pop(0)、l.remove() 和 del l 这几个方法组合起来可以解决问题。

from matplotlib import pyplot
import numpy, weakref
a = numpy.arange(int(1e3))
fig = pyplot.Figure()
ax  = fig.add_subplot(1, 1, 1)
lines = ax.plot(a)

l = lines.pop(0)
wl = weakref.ref(l)  # create a weak reference to see if references still exist
#                      to this object
print wl  # not dead
l.remove()
print wl  # not dead
del l
print wl  # dead  (remove either of the steps above and this is still live)

我检查了你的大数据集，系统监视器上也确认了内存已经释放。

当然，简单的方法（在不需要排查问题的时候）就是从列表中弹出它，然后对行对象调用 remove，而不需要创建一个硬引用：

lines.pop(0).remove()