Python垃圾回收機制三種實現(xiàn)方法
引用計數(shù)
Python語言默認采用的垃圾收集機制是『引用計數(shù)法 Reference Counting』,該算法最早George E. Collins在1960的時候首次提出,50年后的今天,該算法依然被很多編程語言使用。
『引用計數(shù)法』的原理是:每個對象維護一個ob_ref字段,用來記錄該對象當前被引用的次數(shù),每當新的引用指向該對象時,它的引用計數(shù)ob_ref加1,每當該對象的引用失效時計數(shù)ob_ref減1,一旦對象的引用計數(shù)為0,該對象立即被回收,對象占用的內(nèi)存空間將被釋放
缺點:它的缺點是需要額外的空間維護引用計數(shù),這個問題是其次的,不過最主要的問題是它不能解決對象的“循環(huán)引用”,因此,也有很多語言比如Java并沒有采用該算法做來垃圾的收集機制。
import sys class A(): def __init__(self): '''初始化對象''' print('object born id:%s' %str(hex(id(self)))) def f1(): '''循環(huán)引用''' while True: c1=A() c2=A() c1.t=c2 c2.t=c1 del c1 del c2
實例化c1,c2后,這兩個對象的引用計數(shù)都是1,執(zhí)行c1.t=c2和c2.t=c1后,引用計數(shù)變成2.
在del c1后,內(nèi)存c1的對象的引用計數(shù)變?yōu)?,由于不是為0,所以c1的對象不會被銷毀,同理,在del c2后也是一樣的。
雖然它們兩個的對象都是可以被銷毀的,但是由于循環(huán)引用,導致垃圾回收器都不會回收它們,所以就會導致內(nèi)存泄露。
標記清楚
標記清除(Mark—Sweep)』算法是一種基于追蹤回收(tracing GC)技術實現(xiàn)的垃圾回收算法。它分為兩個階段:第一階段是標記階段,GC會把所有的『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。那么GC又是如何判斷哪些是活動對象哪些是非活動對象的呢?
對象之間通過引用(指針)連在一起,構成一個有向圖,對象構成這個有向圖的節(jié)點,而引用關系構成這個有向圖的邊。從根對象(root object)出發(fā),沿著有向邊遍歷對象,可達的(reachable)對象標記為活動對象,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(diào)用棧、寄存器。 mark-sweepg 在上圖中,我們把小黑圈視為全局變量,也就是把它作為root object,從小黑圈出發(fā),對象1可直達,那么它將被標記,對象2、3可間接到達也會被標記,而4和5不可達,那么1、2、3就是活動對象,4和5是非活動對象會被GC回收。
標記清除算法作為 Python 的輔助垃圾收集技術主要處理的是一些容器對象,比如 list、dict、tuple,instance 等,因為對于字符串、數(shù)值對象是不可能造成循環(huán)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
缺點:清除非活動的對象前它必須順序掃描整個堆內(nèi)存,哪怕只剩下小部分活動對象也要掃描所有對象
分代回收
分代回收是一種以空間換時間的操作方式,Python 將內(nèi)存根據(jù)對象的存活時間劃分為不同的集合,每個集合稱為一個代,Python將內(nèi)存分為了3“代”,分別為年輕代(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小。
新創(chuàng)建的對象都會分配在年輕代,年輕代鏈表的總數(shù)達到上限時,Python垃圾收集機制就會被觸發(fā),把那些可以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,甚至是存活于整個系統(tǒng)的生命周期內(nèi)。
同時,分代回收是建立在標記清除技術基礎之上。分代回收同樣作為Python的輔助垃圾收集技術處理那些容器對象
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