Lua 基础之弱引用 table

男娘i 2022-06-12 07:27 318阅读 0赞

# 弱引用 table #

*  lua 的垃圾回收器只会回收没有引用的对象，有些时候并不能回收程序员认为的垃圾。比如数组里的元素在其它地方已经没有引用了，但因为还在数组中，因此垃圾回收器并不会去回收它
 *  弱引用 table 告诉回收器一个元素在 table 中的引用不应该阻止它的回收。如果一个对象的引用都是弱引用，那回收器就会回收这个对象
 *  弱引用 table 有三种：弱引用 key，弱引用 value 和弱引用 key-value。设置 table 的元表的 \_\_mode 元字段就可以设置一个表为弱引用表，\_\_mode = “k” 表示是弱引用 key 表，\_\_mode = “v” 表示是弱引用 value 表，\_\_mode = “kv” 表示是弱引用 key-value 表
 *  lua 只会回收弱引用 table 中的对象，对于数字、布尔、字符串此类的值是不会回收的

table = {}
    setmetatable(table, {__mode = "kv"})
    
    key = {}
    table[key] = 10
    key = {}
    table[key] = 20
    table.x = {}
    table.y = "hello"
    
    for k, v in pairs(table) do
        print(k, v)
    end
    
    print("----------")
    
    -- 强制垃圾回收
    collectgarbage()
    
    for k, v in pairs(table) do
        print(k, v)
    end

看一下输出结果

table: 005FC1A8 20
    table: 005FC158 10
    x   table: 005FC180
    y hello ----------
    table: 005FC1A8 20
    y   hello

原来的 table 共有 4 个数据，强制垃圾回收后只剩下两个。第二个 key 定义的时候会覆盖掉第一个，因此第一个 key 所指的对象就没有引用了；另外 x 和 y 的值也没有引用，但 y 的值是字符串，其 key-value 类型都是值类型，因此不会被回收

# 备忘录 memoize #

备忘录是一种以空间换时间的机制，调用一个函数时，将某些参数的计算结果保存到一个备忘录 table 中，下次调用函数传进来同样的参数时，直接从备忘录 table 中取值。这种方式有个问题就是很容易产生垃圾数据，某些结果可能只使用一次，后面不会再用到了，但这些结果被备忘录 table 引用着，因此不会被回收。解决的方法就是使用弱引用 table。

local color = {}
    setmetatable(color, {__mode = "v"})
    
    create_color = function(r, g, b)
        local key = r .. "-" .. g .. "-" .. b
        local res = color[key]
        if res == nil then
            res = {red = r, green = g, blue = b}
            color[key] = res
        end
        return res
    end
    
    local color1 = create_color(255, 255, 255)
    local color2 = create_color(255, 255, 255)
    print(color1 == color2) -- true

# 对象属性 #

有时候需要将属性绑定到一个对象，如果是对象是 table 和话可以定义几个 key 来保存这些属性，但如果是其它对象或者不想打乱 table 的结构的话就必须另外找方法了。比如一个函数要绑定一个名字属性，一个数组要绑定一个大小属性，一个表要绑定一个默认值属性。有一种解决方案就是使用一个外部 table 来保存对象和属性之间的对应关系，但这样的话这些对象就被多引用了一次，可能导致永远无法回收，这时很自然地就想到使用弱引用 table。这里使用弱引用 key，即当对象没有引用时回收，而不是当属性没引用时回收

local property = {}
    local mt = {__mode = "k"}
    setmetatable(property, mt)
    
    local array = {
       1, 2, 3, 4, 5}
    
    -- 保存对象属性
    property[array] = {size = 10}
    
    for i = 1, property[array].size do
        print(i, array[i])
    end
    
    array = nil
    collectgarbage()
    
    print(#property) -- 0

# 回顾 table 的默认值 #

在介绍元表的时候我们已经讲过可以使用 table 的 \_\_index 元方法来设置 table 的默认值，前面介绍了两种方式，这里再介绍两种

## 使用弱引用 table 保存每个 table 和它的默认值 ##

local defaults = {}
    setmetatable(defaults, {__mode = "k"})
    
    local mt = {__index = function(t)
            return defaults[t]
        end}
    
    set_default = function(t, d)
        defaults[t] = d
        setmetatable(t, mt)
    end
    
    local t = {}
    set_default(t, 100)
    print(t.x)

这种方式把表的默认值保存到一个外部 table 中，然后所有的 table 共享一个元表，这个元表的 \_\_index 元方法从外部 table 中获取默认值。把外部 table 设计成弱引用 table，这样垃圾回收器才能正常回收 table 对象

## 把 table 的元表设计成备忘录 ##

local metas = {}
    setmetatable(metas, {__mode = "k"})
    
    local set_default = function(t, d)
        local mt = metas[d]
        if mt == nil then
            mt = {__index = function()
                    return d
                end}
            metas[d] = mt
        end
        setmetatable(t, mt)
    end
    
    local t = {}
    set_default(t, 666)
    local tt = {}
    set_default(tt, 666)
    print(t.x, tt.y)

这种方式会给每个 table 设计一个新的元表，然后把*默认值-元表*保存到外部 table 中，下次如果一个新的 table 的默认值在外部 table 中可以找到，则使用之前定义的元表而不新创建元表

## 总结 ##

到目前为止设置 table 的默认值共有四种方式，共同的思想是使用元表的 \_\_index 元方法来返回默认值，不同的点有是独立元表还是共享元表，默认值存放在哪里  
1. 每个 table 独立一个 metatable，由 \_\_index 元方法直接返回默认值  
2. 所有 table 共享一个 metatable，默认值存放在每个 table 本身，\_\_index 元方法从 table 中取默认值返回  
3. 所有 table 共享一个 metatable,所有默认值存放在一个外部 table 中，\_\_index 元方法从外部 table 中取默认值返回  
4. 一个默认值对应一个 metatable，存放在外部 table 中，使用备忘录的方式给每个 table 设置元表  
\* 最简单的方式是第一种，但这种方式需要的时间和空间都比较大  
\* 第二种跟第三种很相似，都是共享一个元表，然后保存默认值；这种方式省去了频繁创建元表的时间，空间上也较第一种有改进  
\* 第四种虽然也是为每个表创建一个元表，但相同的默认值使用了备忘录的机制，空间和时间都比第一种要好

**选择：** 如果 table 很多且有很多重复的默认值，则使用第四种方式；如果只有个别的 table 或者默认值很少重复，则使用第三种方式