Python如何實(shí)現(xiàn)垃圾回收機(jī)制

這篇文章主要講解了Python如何實(shí)現(xiàn)垃圾回收機(jī)制，內(nèi)容清晰明了，對(duì)此有興趣的小伙伴可以學(xué)習(xí)一下，相信大家閱讀完之后會(huì)有幫助。

引用計(jì)數(shù)

Python默認(rèn)的垃圾收集機(jī)制是“引用計(jì)數(shù)”，每個(gè)對(duì)象維護(hù)了一個(gè)ob_ref字段。它的優(yōu)點(diǎn)是機(jī)制簡(jiǎn)單，當(dāng)新的引用指向該對(duì)象時(shí)，引用計(jì)數(shù)加1，當(dāng)一個(gè)對(duì)象的引用被銷毀時(shí)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，所占用的內(nèi)存將被釋放。它的缺點(diǎn)是需要額外的空間維護(hù)引用計(jì)數(shù)，不過(guò)最主要的問(wèn)題是它不能解決“循環(huán)引用”。

什么是循環(huán)引用？A和B相互引用而再?zèng)]有外部引用A與B中的任何一個(gè)，它們的引用計(jì)數(shù)雖然都為1，但顯然應(yīng)該被回收，例子：

a = { } # a 的引用為 1
b = { } # b 的引用為 1
a['b'] = b # b 的引用增 1，b的引用為2
b['a'] = a # a 的引用增 1，a的引用為 2
del a # a 的引用減 1，a的引用為 1
del b # b 的引用減 1, b的引用為 1

在這個(gè)例子中,del語(yǔ)句減少了 a 和 b 的引用計(jì)數(shù)并刪除了用于引用的變量名，可是由于兩個(gè)對(duì)象各包含一個(gè)對(duì)方對(duì)象的引用，雖然最后兩個(gè)對(duì)象都無(wú)法通過(guò)名字訪問(wèn)了，但引用計(jì)數(shù)并沒(méi)有減少到零。因此這個(gè)對(duì)象不會(huì)被銷毀，它會(huì)一直駐留在內(nèi)存中，這就造成了內(nèi)存泄漏。為了解決循環(huán)引用問(wèn)題，Python引入了標(biāo)記-清除和分代回收兩種GC機(jī)制。

標(biāo)記清除

標(biāo)記——清除（Mark——Sweep）是一種基于追蹤（Tracing）回收技術(shù)實(shí)現(xiàn)的垃圾回收算法，對(duì)象之間通過(guò)引用（指針）連在一起，構(gòu)成一個(gè)有向圖，對(duì)象構(gòu)成這個(gè)有向圖的節(jié)點(diǎn)，而引用關(guān)系構(gòu)成這個(gè)有向圖的邊。從根對(duì)象（root object）出發(fā)，沿著有向邊遍歷對(duì)象，可達(dá)的對(duì)象標(biāo)記為有用的對(duì)象，不可達(dá)的對(duì)象就是要被清除的對(duì)象。所謂根對(duì)象就是一些全局引用對(duì)象和函數(shù)棧中的引用，這些引用所引用的對(duì)象是不可被刪除的。

標(biāo)記清除算法作為Python的輔助垃圾收集技術(shù)主要處理的是一些容器對(duì)象，比如list、dict、tuple，instance等，因?yàn)閷?duì)于字符串、數(shù)值對(duì)象是不可能造成循環(huán)引用問(wèn)題。Python使用一個(gè)雙向鏈表將這些容器對(duì)象組織起來(lái)。

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。

實(shí)例擴(kuò)展：

引用計(jì)數(shù)實(shí)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'''
 while True:
  c1=A()
  c2=A()
  c1.t=c2
  c2.t=c1
  del c1
  del c2

看完上述內(nèi)容，是不是對(duì)Python如何實(shí)現(xiàn)垃圾回收機(jī)制有進(jìn)一步的了解，如果還想學(xué)習(xí)更多內(nèi)容，歡迎關(guān)注億速云行業(yè)資訊頻道。