ipaddress: lru_cache on instance methods causes memory leak (use cached_property instead)

Bug report

Bug description:

Lib/ipaddress.py uses @functools.lru_cache() on four instance method properties:

• IPv4Address.is_private (line 1321)
• IPv4Address.is_global (line 1343)
• IPv4Network.is_private (line 1552)
• IPv6Address.is_private (line 2089)

Using lru_cache on instance methods causes a memory leak: the global cache holds
a reference to self, preventing garbage collection even after all other references
to the instance are dropped.

This can be demonstrated with:

import ipaddress, gc, weakref

a = ipaddress.IPv4Address('192.168.1.1')
ref = weakref.ref(a)
a.is_private  # trigger the cache
del a
gc.collect()
print(ref() is not None)  # True — instance is NOT collected (leak!)

The same file already uses @functools.cached_property for other properties
(e.g. with_prefixlen, compressed), which correctly ties cache lifetime to
the instance. Those do not leak:

n = ipaddress.IPv4Network('192.168.1.0/24')
ref = weakref.ref(n)
_ = n.with_prefixlen
del n
gc.collect()
print(ref() is not None)  # False — correctly collected

Fix: Replace @functools.lru_cache() with @functools.cached_property on
the four affected properties.
I would like to work on a fix for this issue.

CPython versions tested on:

CPython main branch

Operating systems tested on:

Linux

Linked PRs

• gh-152790

Đọc bốn thuộc tính bị ảnh hưởng trong Lib/ipaddress.py và so sánh chúng với các cách sử dụng cached_property hiện có trong tệp đó. Xác nhận thay đổi dựa trên các ví dụ về weakref và thu gom rác để bốn thực thể địa chỉ và mạng có thể được thu gom sau khi các tham chiếu đến chúng bị loại bỏ.