Python 2.7中异常抛出后对象未释放

Question

我正在使用Python 2.7，想要保持内存的干净（因为我在写一个小服务器）。我遇到了一个问题，就是最后一次抛出的异常对象仍然被垃圾回收器保留着（所以在第一次尝试/异常处理后，__del__方法没有被调用）。

这里有一个小例子：

import gc

class A(object):
    def raiser(self):
        0/0 # will raise an exception
a = A()

try:
    a.raiser()
except:
    pass

a = None # should release the object from memory

gc.collect() # just to be sure, but doesn't do anything


print '1. Nbr of instance of A in gc : '
print len([o for o in gc.get_objects() if isinstance(o, A)]) # get 1 but expected 1


try:
    0/0
except:
    pass
print '2. Nbr of instance of A in gc : '
print len([o for o in gc.get_objects() if isinstance(o, A)]) # get 0 (finally)

这个例子返回了：

1. Nbr of instance of A in gc : 
1
2. Nbr of instance of A in gc : 
0

而我原本希望这两个值都是0。那这个A实例到底存在哪里呢？

非常感谢，

亚历克斯

Answer 1

在你的代码中添加一些调试信息：

import gc
gc.set_debug(gc.DEBUG_STATS)

class A(object):
    def raiser(self):
        0/0 # will raise an exception
a = A()

print 'Tracking a:', gc.is_tracked(a)

try:
    a.raiser()
except:
    pass

a = None # should release the object from memory

print 'Tracking a:', gc.is_tracked(a)

返回结果是

1. Tracking a: True
2. Tracking a: False

这说明在执行 a = None 之后，这个对象就不再被追踪了，所以当需要空间时，它会从内存中释放掉。因此，a 是 没有 被存储的，但Python并不觉得有必要完全去掉它（可能忽略它比从栈中清除它更省事）。

不过，用Python来解决对性能要求很高的问题其实是个 坏 主意——因为Python的二进制文件很大，而且有很多你根本用不上的包会让它变得臃肿。为什么不试试学一点C语言呢？

Answer 2

经过一点调查，如果你导入了 sys 模块并放入

...
a = None

print sys.exc_info()

#sys.exc_clear() # if you add this your A instance will get gc as expected 

gc.collect()
...

你会发现，解释器仍然保持着对在 try...catch 中抛出的 ZeroDivisionError 的引用，即使代码已经执行到外面了。因为异常会保持对它们被抛出的地方的引用（至少是为了打印错误追踪信息），所以你的 A 实例仍然有非零的引用计数。

一旦抛出另一个异常（并被处理），解释器就会放弃对第一个异常的引用，并清理掉这个异常以及与之相关的对象。

Answer 3

这个实例至少存储在raiser函数的中断帧中，我们可以通过gc.get_referrers来检查：

import gc
import inspect

class A(object):
    def raiser(self):
        print inspect.currentframe()
        0/0
a = A()

try:
    a.raiser()
except:
    pass

a = None # should release the object from memory
gc.collect() # just to be sure, but doesn't do anything

print 'b. Nbr of instance of A in gc : '
print [map(lambda s: str(s)[:64], gc.get_referrers(o)) for o in gc.get_objects() if isinstance(o, A)]

try:
    0/0
except:
    pass

print '---'

print 'c. Nbr of instance of A in gc : '
print [map(lambda s: str(s)[:64], gc.get_referrers(o)) for o in gc.get_objects() if isinstance(o, A)]

这会打印出：

<frame object at 0x239fa70>
---
b. Nbr of instance of A in gc : 
[["[[], ('Return a new Arguments object replacing specified fields ",
  "{'A': <class '__main__.A'>, 'a': None, '__builtins__': <module '",
  '<frame object at 0x239fa70>']]
---
c. Nbr of instance of A in gc : 
[]

注意最后一个对象和raiser的帧是一样的。这也意味着如果你直接写的话，结果也是一样的：

try:
    A().raiser()
except:
    pass

我们可以再用同样的方法来看看是什么在持有这个帧对象：

class A(object):
    def raiser(self):
        0/0

try:
    A().raiser()
except:
    pass

print [(map(lambda x: str(x)[:64], gc.get_referrers(o)),  # Print the referrers
        map(type, gc.get_referents(o)))  # Check if it's the frame holding an A
           for o in gc.get_objects()
           if inspect.isframe(o)]

结果是：

[(['<traceback object at 0x7f07774a3bd8>',
   '[<function getblock at 0x7f0777462cf8>, <function getsourcelines',
   "{'A': <class '__main__.A'>, '__builtins__': <module '__builtin__"
  ], [<type 'frame'>, <type 'code'>, <type 'dict'>, <type 'dict'>,
      <class '__main__.A'>]),
 (['<frame object at 0xe3d3c0>',
   '<traceback object at 0x7f07774a3f38>',
   '[<function getblock at 0x7f0777462cf8>, <function getsourcelines',
   "{'A': <class '__main__.A'>, '__builtins__': <module '__builtin__"
  ], [<type 'code'>, <type 'dict'>, <type 'dict'>, <type 'dict'>,
      <type 'NoneType'>])]

所以我们看到这个帧至少是被一个traceback对象持有的。我们可以在traceback模块中找到关于traceback对象的信息，里面提到：

这个模块使用traceback对象——这就是存储在sys.exc_traceback（已弃用）和sys.last_traceback变量中的对象类型，并作为sys.exc_info()的第三个返回值。

这意味着这些sys变量可能是保持帧存活的原因。实际上，如果我们调用sys.exc_clear()来清除异常信息，这个实例就会被释放：

import gc
import sys

class A(object):
    def raiser(self):
        0/0

try:
    A().raiser()
except:
    pass

print len([o for o in gc.get_objects() if isinstance(o, A)])  # prints 1
sys.exc_clear()
print len([o for o in gc.get_objects() if isinstance(o, A)])  # prints 0