python里面的垃圾回收机制

kikaylee

2020-05-12

文章链接：https://www.jianshu.com/p/1e375fb40506

Garbage collection(GC)

现在的高级语言如java，c#等，都采用了垃圾收集机制，而不再是c，c++里用户自己管理维护内存的方式。自己管理内存极其自由，可以任意申请内存，但如同一把双刃剑，为大量内存泄露，悬空指针等bug埋下隐患。
对于一个字符串、列表、类甚至数值都是对象，且定位简单易用的语言，自然不会让用户去处理如何分配回收内存的问题。
python里也同java一样采用了垃圾收集机制，不过不一样的是:
python采用的是引用计数机制为主，标记-清除和分代收集两种机制为辅的策略

GC系统所承担的工作远比“垃圾回收”多得多。它们负责三个重要任务：

为新生成的对象分配内存
识别那些垃圾对象
从垃圾对象回收内存

如果将应用程序比作人的身体：所有你所写的那些优雅的代码，业务逻辑，算法，应该就是大脑。垃圾回收就是应用程序那颗跃动的心。像心脏为身体其他器官提供血液和营养物那样，垃圾回收器为你的应该程序提供内存和对象。如果垃圾回收器停止工作或运行迟缓,像动脉阻塞,你的应用程序效率也会下降，直至最终死掉。

1、引用计数机制：

python里每一个东西都是对象，它们的核心就是一个结构体：PyObject

typedef struct_object {int ob_refcnt; #引用计数    struct_typeobject *ob_type;} PyObject;PyObject是每个对象必有的内容，其中ob_refcnt就是做为引用计数。当一个对象有新的引用时，它的ob_refcnt就会增加，当引用它的对象被删除，它的ob_refcnt就会减少

#define Py_INCREF(op)   ((op)->ob_refcnt++) //增加计数
#define Py_DECREF(op) \ //减少计数
    if (--(op)->ob_refcnt != 0)         ;     else         __Py_Dealloc((PyObject *)(op))

gc方式1：引用计数

若此对象无其他对象引用，则立马回收掉

优点：简单、实时（将处理垃圾时间分摊到运行代码时，而不是等到一次回收）

缺点：

1.保存对象引用数会占用一点点内存空间

2.每次执行语句都可能更新引用数，不再使用大的数据结构时，会引起大量对象被回收

3.不能处理循环引用的情况

gc方式2：标记-清除（Mark—Sweep）

此方式主要用来处理循环引用的情况，只有容器对象（list、dict、tuple，instance）才会出现循环引用的情况

处理过程

1.将所有容器对象放到一个双向链表中（链表为了方便插入删除），这些对象为0代

2.循环遍历链表，如果被本链表内的对象引入，自身的被引用数-1，如果被引用数为0，则触发引用计数回收条件，被回收掉

3.未被回收的对象，升级为1代『标记清除（Mark—Sweep）』算法是一种基于追踪回收（tracing GC）技术实现的垃圾回收算法。它分为两个阶段：第一阶段是标记阶段，GC会把所有的『活动对象』打上标记，第二阶段是把那些没有标记的对象『非活动对象』进行回收。那么GC又是如何判断哪些是活动对象哪些是非活动对象的呢？对象之间通过引用（指针）连在一起，构成一个有向图，对象构成这个有向图的节点，而引用关系构成这个有向图的边。从根对象（root object）出发，沿着有向边遍历对象，可达的（reachable）对象标记为活动对象，不可达的对象就是要被清除的非活动对象。根对象就是全局变量、调用栈、寄存器。