面试题：Python复杂数据结构的内存可视化调试

Question

假设有一个嵌套的字典结构，其中包含列表、自定义类实例等复杂数据类型。请阐述如何利用Python的相关工具对这个复杂数据结构进行内存可视化调试，以找出可能存在的内存泄漏或不合理的内存占用问题，并给出具体实现思路和关键代码片段。

Answer 1

实现思路

1. 安装工具：使用 memory_profiler 和 pympler 库，memory_profiler 用于逐行分析函数内存使用情况，pympler 用于更全面分析复杂数据结构。
2. 使用 memory_profiler：装饰目标函数，查看函数执行时内存使用变化。
3. 使用 pympler：
   • asizeof 函数获取对象及其子对象的内存占用。
   • muppy 获取所有活动对象，summarize 总结对象信息，print_(summary) 打印总结信息，辅助找出内存占用大的对象。

关键代码片段

from memory_profiler import profile
from pympler import asizeof, muppy


class CustomClass:
    pass


nested_dict = {
    'key1': [1, 2, 3],
    'key2': {'sub_key':'sub_value'},
    'key3': CustomClass()
}


@profile
def process_nested_dict(d):
    # 对字典进行一些操作，例如遍历
    for key, value in d.items():
        if isinstance(value, list):
            for item in value:
                pass
        elif isinstance(value, dict):
            for sub_key, sub_value in value.items():
                pass


process_nested_dict(nested_dict)

# 使用 pympler 分析
objects = muppy.get_objects()
summary = muppy.summarize(objects)
print(summary)
print('Total size of nested_dict:', asizeof.asizeof(nested_dict))