Python垃圾回收詳解

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高級語言通常都有垃圾回收機制，其中c、c++使用的是用戶本身管維護內存的方式，這種方式比較自由，但若是回收不當也會引發垃內存泄露等問題。而python採用的是引用計數機制爲主，標記-清理和分代收集兩種機制爲輔的策略。

一、引用計數

python中一切皆對象，因此python底層計數結構地就能夠抽象爲：

引用計數結構體{
引用計數;
引用的對象
}

是否是簡單明瞭。如今咱們先去考慮一下，什麼狀況下引用計數+1，什麼狀況下-1，當引用次數爲0時，確定就是須要進行回收的時刻。

• 引用計數+1的狀況

一、對象被建立時，例如 mark="帥哥"
二、對象被copy引用時，例如 mark2=mark，此時mark引用計數+1
三、對象被做爲參數，傳入到一個函數中時
四、對象做爲一個子元素，存儲到容器中時，例如 list=[mark,mark2]

• 引用計數-1的狀況

一、對象別名被顯示銷燬，例如 del mark
二、對象引用被賦予新的對象，例如mark2=mark3，此時mark引用計數-1（對照引用計數+1的狀況下的第二點來看）
三、一個函數離開他的做用域，例如函數執行完成，它的引用參數的引用計數-1
四、對象所在容器被銷燬，或者從容器中刪除。

• 產看引用計數

實例：

import sys
a = "mark 帥哥"
print(sys.getrefcount(a))

結果：

4

備註：若是實際結果與上面不符，跟使用的編輯器有很大關係，重點是理解計數引用原理，不要太在乎爲啥不是1.

想理解緣由能夠轉看：https://stackoverflow.com/questions/45021901/why-does-a-newly-created-variable-in-python-have-a-ref-count-of-four

• 引用計數機制優勢

一、簡單、直觀
二、實時性，只要沒有了引用就釋放資源。

• 引用計數機制缺點

一、維護引用計數須要消耗必定的資源
二、循環應用時，沒法回收。也正是由於這個緣由，才須要經過標記-清理和分代收集機制來輔助引用計數機制。

二、標記-清理

由上面內容咱們能夠知道，引用計數機制有兩個缺點，缺點1還能夠勉強讓人接受，缺點2若是不解決，確定會引發內存泄露，爲了解決這個問題，引入了標記刪除。

咱們先來看個實例，從實例中領會標記刪除：

a=[1,2]#假設此時a的引用爲1
b=[3,4]#假設此時b的引用爲1
#循環引用
a.append(b)#b的引用+1=2
b.append(a)//a的引用+1=2

假如如今須要刪除a,應該如何回收呢？


c=[5,6]#假設此時c的引用爲1
d=[7,8]#假設此時d的引用爲1
#循環引用
c.append(d)#c的引用+1=2
d.append(c)#d的引用+1=2

假如如今須要同時刪除c、d，應該如何回收呢？

首先咱們應該已經知道，無論上面兩種狀況的哪個都沒法只經過計數來完成回收，由於隨便刪除一個變量，它的引用只會-1，變成1，仍是大於0，不會回收，爲了解決這個問題，開始看標記刪除來大展神威吧。

puthon標記刪除時經過l兩個容器來完成的：死亡容器、存活容器。

首先，咱們先來分析狀況2，刪除c、d
刪除後，c的引用爲1，d的引用爲1，根據引用計數，還沒法刪除

標記刪除第一步：對執行刪除操做後的每一個引用-1，此時c的引用爲0，d的引用爲0，把他們都放到死亡容器內。把那些引用仍然大於0的放到存活容器內。

標記刪除第二步：遍歷存活容器，查看是否有的存活容器引用了死亡容器內的對象，若是有就把該對象從死亡容器內取出，放到存活容器內。
因爲c、d都沒有對象引用他們了，因此通過這一步驟，他們仍是在死亡組。

標記刪除第三部：將死亡組全部對象刪除。
這樣就完成了對從c、d的刪除。

一樣道理，咱們來分析：只刪除a的過程：

標記刪除第一步：對執行刪除（-1）後的每一個引用-1，那麼a的引用就是0，b的引用爲1，將a放到死亡容器，將b放到存活容器。
標記刪除第二步：循環存活容器，發現b引用a，復活a：將a放到存活容器內。
標記刪除第三步：刪除死亡容器內的全部對象。

綜上所說，發現對於循環引用，必須將循環引用的雙發對象都刪除，才能夠被回收。

標記-清理就是這麼簡單，😀。

三、分代收集

通過上面的【標記-清理】方法，已經能夠保證對垃圾的回收了，但還有一個問題，【標記-清理】何時執行比較好呢，是對全部對象都同時執行嗎？

同時執行很顯然不合理，咱們知道，存活越久的對象，說明他的引用更持久（好像是個屁話，引用不持久就被刪除了），爲了更合理的進行【標記-刪除】，就須要對對象進行分代處理，思路很簡單：

一、新建立的對象作爲0代
二、沒執行一個【標記-刪除】，存活的對象代數就+1
三、代數越高的對象（存活越持久的對象），進行【標記-刪除】的時間間隔就越長。這個間隔，江湖人稱閥值。

是否是很簡單呢。

四、三種狀況觸發垃圾回收

一、調用gc.collect()
二、GC達到閥值時
三、程序退出時

五、小整數對象池與intern機制

因爲整數使用普遍，爲了不爲整數頻繁銷燬、申請內存空間，引入了小整數對象池。[-5,257)是提早定義好的，不會銷燬，單個字母也是。

那對於其餘整數，或者其餘字符串的不可變類型，若是存在重複的多個，例如：

a1="mark"
a2="mark"
a3="mark"
a4="mark"
....
a1000="mark"

若是每次聲明都開闢出一段空間，很顯然不合理，這個時候python就會使用intern機制，靠引用計數來維護。

總計：

一、小整數[-5，257)：共用對象，常駐內存
二、單個字符：共用對象，常駐內存
三、單個單詞等不可變類型，默認開啓intern機制，共用對象，引用計數爲0時銷燬。

備註：利用gc模塊python也能夠實現GC控制，，有興趣能夠研究一下。