Python常见面试题017: Python中是否可以获取类的所有实例

017. Python中是否可以获取类的所有实例

转载请注明出处，https://www.cnblogs.com/wuxianfeng023

出处

　https://docs.python.org/zh-cn/3.9/faq/programming.html#faq-multidimensional-list

• 官方回答：Python 不会记录类（或内置类型）的实例。可以在类的构造函数中编写代码，通过保留每个实例的弱引用列表来跟踪所有实例

• 所以答案是不可以？可以？

• 准确的说是python不提供这样的接口(没做好)给你，但你要自己实现是么有问题的。

实现代码

• 方式一

  class A:
      instances = []
      def __init__(self,name):
          self.name = name
          self.__class__.instances.append(self)
  class B:
      instances = {}
      def __init__(self,name):
          self.__class__.instances[self] = name
  
  a1 = A('a1')
  a2 = A('a2')
  print(A.instances) # [<__main__.A object at 0x00000250F285FAC0>, <__main__.A object at 0x00000250F285F7F0>]
  print(A.instances[0].name) # a1
  
  b1 = B('b1')
  b2 = B('b2')
  print(B.instances) # {<__main__.B object at 0x00000250F285F0A0>: 'b1', <__main__.B object at 0x00000250F285FEE0>: 'b2'}
  

---

• 方式一有点问题

• 比如你来个c = A('c1'),你处理的是实例化传递的c1,如果 你要获取c这个变量名是做不到的

• 方式二

  from inspect import stack
  class A:
      instances = []
  
      def __init__(self):
          name = stack()[1].code_context[0].split('=')[0].strip()
          self.instances.append(name)
  
  a = A()
  b = A()
  print(A.instances)  # ['a','b']
  

• 你会发现关键是stack()，而这是inspect中的

• 详细你可以参考:https://docs.python.org/zh-cn/3.9/library/inspect.html?highlight=inspect

• inspect.stack()

  inspect.stack(context=1)
  返回调用者的栈的帧记录列表。第一个记录代表调用者，最后一个记录代表了栈上最外层的调用。
  
  在 3.5 版更改: 返回一个 具名元组 FrameInfo(frame, filename, lineno, function, code_context, index) 的列表。
  
  具名元组：named tuple 可以参考 https://docs.python.org/zh-cn/3.9/glossary.html#term-named-tuple
  
  

---

• 方式二一样有问题

• 比如你对实例进行了del操作(这可能是显式的，也可能是隐式的)，那你的处理是有问题的

  from inspect import stack
  class A:
      instances = []
  
      def __init__(self):
          name = stack()[1].code_context[0].split('=')[0].strip()
          self.instances.append(name)
  
  a = A()
  del a
  print(A.instances)  # ['a']  # 没错你仍然能得到这个a
  

• 回到最开始的官方回答：通过保留每个实例的弱引用列表来跟踪所有实例，弱引用是啥？

• 你可能要去看下官网

  https://docs.python.org/zh-cn/3.9/library/weakref.html
  

• 简而言之是：对对象的弱引用不能保证对象存活：当对象的引用只剩弱引用时， garbage collection 可以销毁引用并将其内存重用于其他内容。但是，在实际销毁对象之前，即使没有强引用，弱引用也一直能返回该对象。术语 referent 表示由弱引用引用的对象。

• 实现弱引用的模块是weakref

• weakref返回一个类似其他语言指针的东西，在不影响python内建gc垃圾收集的情况下，创建一个指向该instance的弱引用。你可以理解python的gc机制类似于检测当前有没有任何引用该实例的对象，其中weakref就是创建一个新的引用，但这个引用在gc机制看来是“不存在”的，当只剩下weakref的时候gc就可以回收这块内存了

• 方式三

  
  from inspect import stack
  from weakref import proxy
  
  class A:
      instances = []
  
      def __init__(self):
          self.name = stack()[1].code_context[0].split('=')[0].strip()
          self.instances.append((self.name,proxy(self)))
      def __del__(self):
          try:
              for name_instance in self.instances:
                  if name_instance[1] == self:
                      A.instances.remove(name_instance)
          except ReferenceError:
              print('引用被删了')
          #     for name_instance in self.instances:
          #         if name_instance[1] == self:
          #             A.instances.remove(name_instance)
          # ReferenceError: weakly-referenced object no longer exists
  a1 = A()
  del a1 # 显式的删除 ，但del是不一定会触发__del__的，因为可能还有别的引用
  def func():
      a2 = A()  # a2 也是一个实例，但它出了这个函数也不会存在
  func()
  a3 = A()
  print(A.instances)  # 只有a3
  # [('a3', <weakproxy at 0x0000013C5A7A43B0 to A at 0x0000013C5A5FF760>)]
  
  

拓展

• 在stackoverflow上很早就有人问过类似的问题

  https://stackoverflow.com/questions/328851/printing-all-instances-of-a-class
  https://stackoverflow.com/questions/54000173/how-to-get-all-instances-of-a-class
  

• 有一些有趣的代码你可以看下(稍作更改)

  def get_obj_instance_nums(dest_obj):
      '''
      获取对象的个数
      '''
      import gc
      obj_instance = []
      for obj in gc.get_objects():
          if isinstance(obj, dest_obj):
              obj_instance.append(obj)
      return len(obj_instance)
  
  class A:
      pass
  a1 = A()
  a2 = A()
  del a1  # 你如果删了，那返回1，不删就返回2
  print(get_obj_instance_nums(A)) # 1
  

• 弱引用的另外一个示例

  from collections import defaultdict
  import weakref
  
  class KeepRefs(object):
      __refs__ = defaultdict(list)
      def __init__(self):
          self.__refs__[self.__class__].append(weakref.ref(self))
  
      @classmethod
      def get_instances(cls):
          for inst_ref in cls.__refs__[cls]:
              inst = inst_ref()
              if inst is not None:
                  yield inst
  
  class X(KeepRefs):
      def __init__(self, name):
          super(X, self).__init__()
          self.name = name
  
  x = X("x")
  y = X("y")
  for r in X.get_instances():
      print r.name
  del y
  for r in X.get_instances():
      print r.name