Python垃圾回收機制
知識點的鋪墊
對象和引用python
python做爲一門動態語言，一個簡單的賦值語句也是很值得研究的，重要特色就是引用對象分離。算法
a = 1
其中整數1是一個對象，而a是一個引用。利用賦值語句，引用a指向對象1。緩存
爲了探索對象在內存的存儲，咱們能夠利用Python內置函數id()，來查看對象的內存地址。 app
a = 1 b = 1 print(id(a)) print(id(b)) # 4305308800 # 4305308800
能夠看出 a 和 b 其實是指向同一個對象的兩個引用。ide
爲了檢驗兩個引用指向同一個對象，咱們能夠用is關鍵字來判斷引用所指的對象是否相同函數
# True a = 1 b = 1 print(a is b) # False a = "good" b = "good" print(a is b) # False a = [] b = [] print(a is b)
從上面代碼能夠看到，因爲Python緩存了整數和短字符串，所以每一個對象只有一份，增長的不過是引用，而不是對象。可是，list,dict對象能夠有多個相同的對象，每次賦值都是建立新的對象。post
咱們每次建立對象都會分配內存，容器對象跟數字不同呢？這是由於Python的內存池機制。性能
Python內存池指針
若是頻繁的調用 malloc 與 free 時,是會產生性能問題的.再加上頻繁的分配與釋放小塊的內存會產生內存碎片. 對象
Python 在這裏主要乾的工做有:
若是請求分配的內存在1~256字節之間就使用本身的內存管理系統,不然直接使用 malloc.
這裏仍是會調用 malloc 分配內存,但每次會分配一塊大小爲256k的大塊內存.
引用計數
在Python中，每一個對象都存有指向該對象的引用總數，即引用計數(reference count)。
Python的垃圾回收機制就是以引用計數爲主，當一個對象的引用計數爲0時，表明它是垃圾將要被回收。
這是引用計數增長的狀況，
from sys import getrefcount
a = [1, 2, 3]
# 對象被建立
# 對象被當成參數傳給函數
print(getrefcount(a))
b = a
# 另外的引用被建立
print(getrefcount(a))
c = [a, a]
# 做爲容器對象的一個元素
print(getrefcount(a))
因爲a和b當成了參數傳給getrefcount()，因此結果返回2，3，5。
這是引用計數減小的狀況，
from sys import getrefcount
a = [1, 2, 3]
b = a
c = [1, a]
print(getrefcount(a))
# 一個本地引用離開它做用域 eg：getrefcount()結束時
# del b
# 對象的別名被顯示銷燬
# print(getrefcount(a))
# b = 1
# 對象的別名被從新賦值其餘對象
# print(getrefcount(a))
# b.remove(a)
# 對象從容器中刪除
# print(getrefcount(a))
# del c
# 對象所在容器被刪除
# print(getrefcount(a))
如今咱們知道了對象引用計數的狀況，那麼咱們再來看一個狀況。
a = [1, 2, 3] b = [4, 5, 6] a.append(b) b.append(a)
a和b互相引用，致使a和b的引用計數不可能爲0，致使內存暴露，因此python註定會再引入新的垃圾回收機制。
爲了解決這種孤立的引用環，Python引入了一個有效引用計數的概念，引入了標記清除法。
標記清除
『標記清除（Mark—Sweep）』算法是一種基於追蹤回收（tracing GC）技術實現的垃圾回收算法。它分爲兩個階段：第一階段是標記階段，GC會把全部的『活動對象』打上標記，第二階段是把那些沒有標記的對象『非活動對象』進行回收。那麼GC又是如何判斷哪些是活動對象哪些是非活動對象的呢？
對象之間經過引用（指針）連在一塊兒，構成一個有向圖，對象構成這個有向圖的節點，而引用關係構成這個有向圖的邊。從根對象（root object）出發，沿着有向邊遍歷對象，可達的（reachable）對象標記爲活動對象，不可達的對象就是要被清除的非活動對象。根對象就是全局變量、調用棧、寄存器。
在上圖中，咱們把小黑圈視爲全局變量，也就是把它做爲root object，從小黑圈出發，對象1可直達，那麼它將被標記，對象二、3可間接到達也會被標記，而4和5不可達，那麼一、二、3就是活動對象，4和5是非活動對象會被GC回收。
標記清除算法做爲Python的輔助垃圾收集技術主要處理的是一些容器對象，好比list、dict、tuple，instance等，由於對於字符串、數值對象是不可能形成循環引用問題。Python使用一個雙向鏈表將這些容器對象組織起來。不過，這種簡單粗暴的標記清除算法也有明顯的缺點：清除非活動的對象前它必須順序掃描整個堆內存，哪怕只剩下小部分活動對象也要掃描全部對象。
分代回收
分代回收是一種以空間換時間的操做方式，Python將內存根據對象的存活時間劃分爲不一樣的集合，每一個集合稱爲一個代，Python將內存分爲了3「代」，分別爲年輕代（第0代）、中年代（第1代）、老年代（第2代），他們對應的是3個鏈表，它們的垃圾收集頻率與對象的存活時間的增大而減少。新建立的對象都會分配在年輕代，年輕代鏈表的總數達到上限時，Python垃圾收集機制就會被觸發，把那些能夠被回收的對象回收掉，而那些不會回收的對象就會被移到中年代去，依此類推，老年代中的對象是存活時間最久的對象，甚至是存活於整個系統的生命週期內。同時，分代回收是創建在標記清除技術基礎之上。分代回收一樣做爲Python的輔助垃圾收集技術處理那些容器對象