快捷導(dǎo)航

分析python垃圾回收機(jī)制原理

更新時(shí)間：2021年09月07日 10:43:15 作者：xz1308579340

這篇文章主要介紹了python垃圾回收機(jī)制原理，python采用的是引用計(jì)數(shù)機(jī)制為主，標(biāo)記-清除和分代收集兩種機(jī)制為輔的策略，有需要的的朋友可以借鑒參考想

引用計(jì)數(shù)

Python 語(yǔ)言默認(rèn)采用的垃圾收集機(jī)制是『引用計(jì)數(shù)法 Reference Counting』，該算法最早 George E. Collins 在 1960 的時(shí)候首次提出，50 年后的今天，該算法依然被很多編程語(yǔ)言使用。
引用計(jì)數(shù)法的原理是：每個(gè)對(duì)象維護(hù)一個(gè)ob_ref字段，用來(lái)記錄該對(duì)象當(dāng)前被引用的次數(shù)，每當(dāng)新的引用指向該對(duì)象時(shí)，它的引用計(jì)數(shù)ob_ref加1，每當(dāng)該對(duì)象的引用失效時(shí)計(jì)數(shù)ob_ref減1，一旦對(duì)象的引用計(jì)數(shù)為0，該對(duì)象立即被回收，對(duì)象占用的內(nèi)存空間將被釋放。
它的缺點(diǎn)是需要額外的空間維護(hù)引用計(jì)數(shù)，這個(gè)問題是其次的，不過最主要的問題是它不能解決對(duì)象的 “循環(huán)引用”，因此，也有很多語(yǔ)言比如 Java 并沒有采用該算法做來(lái)垃圾的收集機(jī)制。

引用計(jì)數(shù)案例

import sys
class A():
    def __init__(self):
        '''初始化對(duì)象'''
        print('object born id:%s' %str(hex(id(self))))
def f1():
    '''循環(huán)引用變量與刪除變量'''
    while True:
        c1=A()
        del c1
def func(c):
    print('obejct refcount is: ',sys.getrefcount(c)) #getrefcount()方法用于返回對(duì)象的引用計(jì)數(shù)
if __name__ == '__main__':
   #生成對(duì)象
    a=A()                        # 此時(shí)為1
    #del a  					 # 如果del，下一句會(huì)報(bào)錯(cuò)， = 0，被清理
    print('obejct refcount is: ', sys.getrefcount(a)) # 此時(shí)為2 getrefcount是一個(gè)函數(shù) +1    
    func(a)
    #增加引用
    b=a
    func(a)
    #銷毀引用對(duì)象b
    del b
    func(a)

執(zhí)行結(jié)果：

object born id:0x7f9abe8f2128
obejct refcount is: 2
obejct refcount is: 4
obejct refcount is: 5
obejct refcount is: 4

導(dǎo)致引用計(jì)數(shù) +1 的情況

對(duì)象被創(chuàng)建，例如 a=23

對(duì)象被引用，例如 b=a

對(duì)象被作為參數(shù)，傳入到一個(gè)函數(shù)中，例如func(a)

對(duì)象作為一個(gè)元素，存儲(chǔ)在容器中，例如list1=[a,a]

導(dǎo)致引用計(jì)數(shù)-1 的情況

對(duì)象的別名被顯式銷毀，例如del a

對(duì)象的別名被賦予新的對(duì)象，例如a=24

一個(gè)對(duì)象離開它的作用域，例如 f 函數(shù)執(zhí)行完畢時(shí)，func函數(shù)中的局部變量（全局變量不會(huì)）

對(duì)象所在的容器被銷毀，或從容器中刪除對(duì)象

循環(huán)引用導(dǎo)致內(nèi)存泄露

def f2():
    '''循環(huán)引用'''
    while True:
        c1=A()
        c2=A()
        c1.t=c2
        c2.t=c1
        del c1
        del c2

執(zhí)行結(jié)果

id:0x1feb9f691d0
object born id:0x1feb9f69438
object born id:0x1feb9f690b8
object born id:0x1feb9f69d68
object born id:0x1feb9f690f0
object born id:0x1feb9f694e0
object born id:0x1feb9f69f60
object born id:0x1feb9f69eb8
object born id:0x1feb9f69128
object born id:0x1feb9f69c88
object born id:0x1feb9f69470
object born id:0x1feb9f69e48
object born id:0x1feb9f69ef0
object born id:0x1feb9f69dd8
object born id:0x1feb9f69e10
object born id:0x1feb9f69ac8
object born id:0x1feb9f69198
object born id:0x1feb9f69cf8
object born id:0x1feb9f69da0
object born id:0x1feb9f69c18
object born id:0x1feb9f69d30
object born id:0x1feb9f69ba8
...

創(chuàng)建了c1，c2后，這兩個(gè)對(duì)象的引用計(jì)數(shù)都是1，執(zhí)行c1.t=c2和c2.t=c1后，引用計(jì)數(shù)變成2.
在del c1后，內(nèi)存c1的對(duì)象的引用計(jì)數(shù)變?yōu)?，由于不是為0，所以c1的對(duì)象不會(huì)被銷毀,同理，在del c2后也是一樣的。
雖然它們兩個(gè)的對(duì)象都是可以被銷毀的，但是由于循環(huán)引用，導(dǎo)致垃圾回收器都不會(huì)回收它們，所以就會(huì)導(dǎo)致內(nèi)存泄露。

分代回收

分代回收是一種以空間換時(shí)間的操作方式，Python 將內(nèi)存根據(jù)對(duì)象的存活時(shí)間劃分為不同的集合，每個(gè)集合稱為一個(gè)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(duì)應(yīng)的是 3 個(gè)鏈表，它們的垃圾收集頻率與對(duì)象的存活時(shí)間的增大而減小。
新創(chuàng)建的對(duì)象都會(huì)分配在年輕代，年輕代鏈表的總數(shù)達(dá)到上限時(shí)，Python 垃圾收集機(jī)制就會(huì)被觸發(fā)，把那些可以被回收的對(duì)象回收掉，而那些不會(huì)回收的對(duì)象就會(huì)被移到中年代去，依此類推，老年代中的對(duì)象是存活時(shí)間最久的對(duì)象，甚至是存活于整個(gè)系統(tǒng)的生命周期內(nèi)。
同時(shí)，分代回收是建立在標(biāo)記清除技術(shù)基礎(chǔ)之上。分代回收同樣作為 Python 的輔助垃圾收集技術(shù)處理那些容器對(duì)象

垃圾回收

有三種情況會(huì)觸發(fā)垃圾回收：

1.調(diào)用gc.collect(),需要先導(dǎo)入gc模塊。

2.當(dāng)gc模塊的計(jì)數(shù)器達(dá)到閥值的時(shí)候。

3.程序退出的時(shí)候。

gc 模塊

gc 模塊提供一個(gè)接口給開發(fā)者設(shè)置垃圾回收的選項(xiàng)。上面說到，采用引用計(jì)數(shù)的方法管理內(nèi)存的一個(gè)缺陷是循環(huán)引用，而 gc 模塊的一個(gè)主要功能就是解決循環(huán)引用的問題。

常用函數(shù)：

gc.set_debug(flags) 設(shè)置 gc 的 debug 日志，一般設(shè)置為gc.DEBUG_LEAK
gc.collect([generation])
顯式進(jìn)行垃圾回收，可以輸入?yún)?shù)，0代表只檢查第一代的對(duì)象，1代表檢查一，二代的對(duì)象，2代表檢查一，二，三代的對(duì)象，如果不傳參數(shù)，執(zhí)行一個(gè)full collection，也就是等于傳 2。返回不可達(dá)（unreachable objects）對(duì)象的數(shù)目。
gc.set_threshold(threshold0[, threshold1[, threshold2]) 設(shè)置自動(dòng)執(zhí)行垃圾回收的頻率。
gc.get_count() 獲取當(dāng)前自動(dòng)執(zhí)行垃圾回收的計(jì)數(shù)器，返回一個(gè)長(zhǎng)度為 3 的列表

以上就是分析python垃圾回收機(jī)制原理的詳細(xì)內(nèi)容，更多關(guān)于python垃圾回收機(jī)制的資料請(qǐng)關(guān)注腳本之家其它相關(guān)文章！

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