Как бороться с циклическими ссылками в Python

Что проверяют

Знаете ли вы, что счётчик ссылок не справляется с циклами, и понимаете ли, как работает второй механизм сборки мусора.

Как отвечать

В CPython основной механизм это подсчёт ссылок: объект удаляется, когда счётчик обнуляется. Цикл (объекты ссылаются друг на друга) счётчик обнулить не может, поэтому существует второй механизм, поколенческий сборщик, который находит недостижимые группы объектов и удаляет их. То есть циклы сами по себе не утечка, они просто освобождаются позже.

Настоящие проблемы появляются в двух случаях: когда цикл содержит объекты с большим весом и сборка откладывается, и когда цикл удерживается извне (глобальные структуры, кеши, замыкания, обработчики событий).

Как бороться:

• слабые ссылки: weakref.ref и weakref.WeakValueDictionary для кешей и обратных связей вроде «ребёнок ссылается на родителя». Слабая ссылка не мешает удалению;
• разрывать связь явно: методы close или dispose, обнуляющие ссылки, и менеджеры контекста, чтобы это происходило автоматически;
• не хранить лишнее: обработчики и подписки снимать, кеши ограничивать (functools.lru_cache с maxsize);
• диагностика: gc.collect() возвращает число собранных объектов, gc.garbage показывает то, что собрать не удалось, objgraph и tracemalloc помогают найти, кто держит ссылки.

Отдельно стоит упомянуть, что современный __del__ больше не блокирует сборку циклов, как это было до Python 3.4, но полагаться на него всё равно не стоит: момент вызова не определён.

Где спотыкаются

Считают, что цикл это гарантированная утечка памяти.

Ставят __del__ для освобождения ресурсов вместо менеджера контекста.

Ищут утечку в циклах, хотя память держит глобальный список или кеш без ограничения размера.