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Python 缓存使用不当导致的内存风险

舞姬之光

舞姬之光

发布时间:2026-02-13 22:30:37

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来源于php中文网

原创

必须显式设置lru_cache的maxsize参数,否则缓存无限增长导致内存耗尽;@cache是无界且不可控的别名,类方法使用会阻止实例回收,含动态参数则缓存失效。

python 缓存使用不当导致的内存风险

缓存没设上限,lru_cache 会吃光内存

Python 的 @lru_cache 默认不限制缓存条目数,一旦函数被高频调用且参数组合多(比如带用户 ID、时间戳、分页偏移),缓存表会无限膨胀,最终触发 MemoryError 或拖慢整个进程。

常见错误现象:服务运行几小时后 RSS 内存持续上涨,GC 频率升高,但 CPU 并不高;用 tracemalloc 能定位到大量 functools._lru_cache_wrapper 占用堆内存。

  • 必须显式传 maxsize,例如 @lru_cache(maxsize=128),不写等于 maxsize=None(无限制)
  • 数值不是越大越好——maxsize=1024 对高并发小对象还行,但若每个缓存项含大字典或 Pandas DataFrame,实际内存开销可能远超预期
  • 注意 maxsize 是按「调用签名」计数的,相同参数多次调用只占 1 个 slot;但 listdict 等可变类型不能直接作参数(会报 TypeError: unhashable type

functools.cachelru_cache 别混用

@cache 是 Python 3.9+ 新增的无界缓存装饰器,本质是 @lru_cache(maxsize=None) 的别名。它比 lru_cache 少了淘汰策略,纯靠引用计数 + GC 回收,不可控性更强。

使用场景:仅适合参数极少、结果极稳定、生命周期与程序一致的纯计算函数(比如解析固定配置文件的函数)。绝不能用于 Web 请求处理、数据库查询封装等动态场景。

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  • 误把 @cache 当轻量版 @lru_cache 用,等于主动放弃缓存管理权
  • Python 3.8 及更早版本不支持 @cache,用了会直接 NameError: name 'cache' is not defined
  • 两者缓存数据结构不共享,混用同一函数会导致两套缓存并存,内存翻倍且逻辑混乱

类方法加 @lru_cache 会泄漏实例

给实例方法加 @lru_cache 时,缓存键会包含 self 引用,导致整个实例无法被垃圾回收——哪怕外部已无其他引用,该实例仍驻留内存。

典型表现:创建大量短生命周期对象(如 Flask request context、临时 DTO),缓存后观察 gc.get_objects() 发现旧实例持续堆积。

  • 解决方案一:改用静态方法或模块级函数,把 self 相关状态抽成参数传入
  • 解决方案二:用 @lru_cache 修饰 @staticmethod,但需确保所有参数可哈希
  • 绝对不要对 @property@lru_cache——除非你明确知道这个属性值永不变,且所属实例会长期存活

缓存键包含时间或随机值就等于没缓存

如果函数参数里有 datetime.now()time.time()random.random() 或 UUID,每次调用缓存键都不同,lru_cache 彻底失效,还白占内存和哈希计算开销。

这种写法常出现在“带过期逻辑”的伪缓存中,比如手动拼接时间戳进参数试图控制刷新——实际只是让缓存变成单次有效。

  • 正确做法:缓存本身不负责过期,用 functools.lru_cache + 外部定时清理,或换用 cacheoutredis 等支持 TTL 的方案
  • 调试技巧:在被装饰函数开头加 print(f"Cache key: {args!r} {kwargs!r}"),快速验证键是否稳定
  • 注意 float 参数可能因精度问题导致键不一致,优先转成 int 或字符串再传入
缓存的危险不在“用不用”,而在“谁在持有引用”和“键怎么算”。很多内存问题查到最后,都是缓存键意外携带了不可见状态,或者装饰器悄悄绑定了不该绑定的对象。

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