一、核心問題解答

1. 為什麼Python有GC還需要關閉文件/用with打開？

GC的核心作用是回收“內存資源”（如無引用的對象），但文件屬於操作系統級別的外部資源（非內存資源），GC無法管理：

  • 文件句柄（打開文件後操作系統分配的資源標識）不屬於Python對象內存，GC無法自動釋放；
  • 若不關閉文件，會導致：① 操作系統文件句柄耗盡（同一進程可打開的文件數有限）；② 緩衝區數據未及時寫入磁盤（可能丟失）；③ 其他程序無法操作該文件（被佔用）。

with語句的核心是上下文管理器，會在代碼塊執行完後（無論是否報錯）自動調用close()釋放文件句柄，本質是“資源自動釋放”，而非內存回收。

2. 內存泄露 vs 資源泄露（核心區別）

維度

內存泄露（Memory Leak）

資源泄露（Resource Leak）

泄露對象

內存資源（如無引用但未回收的Python對象）

外部系統資源（如文件句柄、網絡連接、數據庫連接）

管理主體

Python GC負責

操作系統/外部服務負責

影響範圍

程序內存佔用持續增長，最終可能OOM（內存溢出）

系統資源耗盡，導致後續資源申請失敗（如無法打開新文件）

示例

循環引用未被GC回收的列表（a=[], a.append(a)）

打開文件後未close，文件句柄一直被佔用

二、選擇題（每題1個正確答案）

  1. Python的GC機制主要負責回收哪種資源？（ ）
    A. 操作系統文件句柄 B. 內存中的無引用對象 C. 網絡連接 D. 數據庫連接
  2. 以下哪種情況屬於“資源泄露”而非“內存泄露”？（ ）
    A. 循環引用導致列表對象無法被GC回收 B. 打開文件後未調用close()，文件句柄一直佔用
    C. 全局變量存儲大量無用數據 D. 函數內創建的大對象未被銷燬
  3. 關於with語句操作文件的優勢，以下描述正確的是？（ ）
    A. 自動回收文件佔用的內存 B. 自動關閉文件，釋放文件句柄
    C. 提高文件讀寫的速度 D. 支持更多文件打開模式
  4. 若Python中打開文件後忘記close()，GC是否會自動釋放文件句柄？（ ）
    A. 會，GC會檢測到文件對象無引用並關閉 B. 不會，GC不管理操作系統級別的外部資源
    C. 僅在程序退出時會釋放 D. 取決於文件打開模式
  5. 以下哪種行為可能導致“內存泄露”？（ ）
    A. 用a+模式打開文件後未close B. 循環引用的兩個對象均無其他引用
    C. 頻繁創建臨時文件但未刪除 D. 網絡連接未關閉導致端口占用
  6. 關於“內存泄露”和“資源泄露”的關係，以下説法正確的是？（ ）
    A. 內存泄露必然導致資源泄露 B. 資源泄露必然導致內存泄露
    C. 二者是獨立的泄露類型，無必然關聯 D. 二者本質相同，只是命名不同

三、判斷題（正確打√，錯誤打×）

  1. Python的GC機制可以自動關閉未手動close的文件，因此無需擔心文件資源泄露。（ ）
  2. with open("file.txt", "r") as f:語句執行完後，即使發生異常，文件也會被自動關閉。（ ）
  3. 內存泄露的危害僅在於程序內存佔用增加，不會影響操作系統其他進程。（ ）
  4. 資源泄露的核心是“操作系統級別的資源未被釋放”，與Python對象內存無關。（ ）
  5. 只要確保所有Python對象都有明確的引用釋放，就不會發生資源泄露。（ ）
  6. 數據庫連接、網絡Socket和文件句柄一樣，都屬於外部資源，需要手動關閉或通過上下文管理器釋放。（ ）
  7. Python中文件對象被GC回收時，會自動調用close()方法釋放文件句柄，因此可以依賴GC關閉文件。（ ）
  8. “資源泄露”只有在程序運行期間有影響，程序退出後操作系統會自動回收所有佔用的資源。（ ）

答案解析

選擇題

  1. B 解析：GC的核心職責是回收內存中無引用的對象，A、C、D均為外部資源，GC無法管理。
  2. B 解析：A、C、D均涉及內存資源未釋放（內存泄露），B是文件句柄（外部資源）未釋放（資源泄露）。
  3. B 解析：with的核心是上下文管理，自動調用close()釋放文件句柄；A是GC的作用，C、D與with無關。
  4. B 解析：GC不管理操作系統級別的外部資源（文件句柄），僅回收Python對象內存。
  5. B 解析：循環引用會導致對象引用計數不為0，GC無法回收，屬於內存泄露；A、C、D是資源泄露。
  6. C 解析：內存泄露是內存資源問題，資源泄露是外部資源問題，二者無必然關聯（如內存泄露不一定導致資源泄露，反之亦然）。

判斷題

  1. × 解析：GC不管理文件句柄，無法自動關閉文件，必須手動close或用with。
  2. √ 解析：with語句的上下文管理器會捕獲異常，確保close()被調用。
  3. √ 解析：內存泄露僅影響當前程序的內存佔用，不會直接干擾其他進程；資源泄露可能影響系統整體資源。
  4. √ 解析：資源泄露的本質是外部資源未釋放，與Python對象內存是否回收無關。
  5. × 解析：即使釋放了Python對象引用，若未手動釋放外部資源（如文件句柄），仍會發生資源泄露。
  6. √ 解析：數據庫連接、Socket均為操作系統級外部資源，需手動關閉或通過with（部分支持上下文管理）釋放。
  7. × 解析：文件對象的__del__方法可能在GC回收時調用close()，但__del__的執行時機不確定（可能延遲很久），且部分情況下可能不執行，不能依賴。
  8. √ 解析：程序退出後，操作系統會回收該進程佔用的所有資源（文件句柄、端口等），但運行期間的資源泄露仍會影響系統性能或其他進程。