python中內(nèi)存管理和垃圾回收機(jī)制的示例分析

小編給大家分享一下python中內(nèi)存管理和垃圾回收機(jī)制的示例分析，相信大部分人都還不怎么了解，因此分享這篇文章給大家參考一下，希望大家閱讀完這篇文章后大有收獲，下面讓我們一起去了解一下吧！

 簡單來說python的內(nèi)存管理機(jī)制有三種

1）引用計(jì)數(shù)

2）垃圾回收

3）內(nèi)存池

接下來我們來詳細(xì)講解這三種管理機(jī)制

1，引用計(jì)數(shù)：

引用計(jì)數(shù)是一種非常高效的內(nèi)存管理手段，當(dāng)一個pyhton對象被引用時其引用計(jì)數(shù)增加1，當(dāng)其不再被引用時引用計(jì)數(shù)減1，當(dāng)引用計(jì)數(shù)等于0的時候，對象就被刪除了。

2，垃圾回收（這是一個很重要知識點(diǎn)）：

①  引用計(jì)數(shù)
引用計(jì)數(shù)也是一種垃圾回收機(jī)制，而且是一種最直觀，最簡單的垃圾回收技術(shù)。
在Python中每一個對象的核心就是一個結(jié)構(gòu)體PyObject，它的內(nèi)部有一個引用計(jì)數(shù) ob_refcnt，當(dāng)python的某個對象引用計(jì)數(shù)為0。就說明沒有任何引用指向該對象，該對象就成為要被回收的垃圾了。

舉個栗子: 當(dāng)一個對象被創(chuàng)建出來，他的引用計(jì)數(shù)就會+1，當(dāng)對象被引用的時候，計(jì)數(shù)繼續(xù)增加，當(dāng)引用它的對象被刪除的時候，它的引用計(jì)數(shù)就會減少。直到變?yōu)?，此時垃圾回收機(jī)制就會把它回收。但是一旦出現(xiàn)循環(huán)引用，我們就得采取新的辦法了。

②  標(biāo)記清除
標(biāo)記清除用來解決循環(huán)引用產(chǎn)生的問題，循環(huán)引用只有在容器對象才會產(chǎn)生，比如字典，元祖，列表等。首先為了追蹤對象，需要每個容器對象維護(hù)兩個額外的指針，用來將容器對象組成一個鏈表，指針分別指向前后兩個容器對象，這樣可以將對象的循環(huán)引用摘除，就可以得出兩個對象的有效計(jì)數(shù)。

代碼實(shí)栗

QA： 為什么要搞這兩個鏈表
之所以要剖成兩個鏈表，是基于這樣的一種考慮：現(xiàn)在的unreachable可能存在被root鏈表中的對象，直接或間接引用的對象，這些對象是不能被回收的，一旦在標(biāo)記的過程中，發(fā)現(xiàn)這樣的對象，就將其從unreachable鏈表中移到root鏈表中；當(dāng)完成標(biāo)記后，unreachable鏈表中剩下的所有對象就是名副其實(shí)的垃圾對象了，接下來的垃圾回收只需限制在unreachable鏈表中即可。
③  分代回收
了解分類回收，首先要了解一下，GC的閾值，所謂閾值就是一個臨界點(diǎn)的值。
隨著你的程序運(yùn)行，Python解釋器保持對新創(chuàng)建的對象，以及因?yàn)橐糜?jì)數(shù)為零而被釋放掉的對象的追蹤。從理論上說，創(chuàng)建==釋放數(shù)量應(yīng)該是這樣子。但是如果存在循環(huán)引用的話，肯定是創(chuàng)建>釋放數(shù)量，當(dāng)創(chuàng)建數(shù)與釋放數(shù)量的差值達(dá)到規(guī)定的閾值的時候，當(dāng)當(dāng)當(dāng)當(dāng)~分代回收機(jī)制就登場啦。
分代回收思想將對象分為三代（generation 0,1,2）
0代表幼年對象，
1代表青年對象，
2代表老年對象。
根據(jù)弱代假說（越年輕的對象越容易死掉，老的對象通常會存活更久。）
新生的對象被放入0代，如果該對象在第0代的一次gc垃圾回收中活了下來，那么它就被放到第1代里面（它就升級了）。如果第1代里面的對象在第1代的一次gc垃圾回收中活了下來，它就被放到第2代里面。

從上一次第0代gc后，如果分配對象的個數(shù)減去釋放對象的個數(shù)大于threshold0，那么就會對第0代中的對象進(jìn)行g(shù)c垃圾回收檢查。

從上一次第1代gc后，如果第0代被gc垃圾回收的次數(shù)大于threshold1，那么就會對第1代中的對象進(jìn)行g(shù)c垃圾回收檢查。

從上一次第2代gc后，如果第1代被gc垃圾回收的次數(shù)大于threshold2，那么就會對第2代中的對象進(jìn)行g(shù)c垃圾回收檢查。

gc每一代垃圾回收所觸發(fā)的閾值可以自己設(shè)置。

3，內(nèi)存池

1. Python的內(nèi)存機(jī)制呈現(xiàn)金字塔形狀，-1，-2層主要有操作系統(tǒng)進(jìn)行操作

2. 第0層是C中的malloc，free等內(nèi)存分配和釋放函數(shù)進(jìn)行操作

3. 第1層和第2層是內(nèi)存池，有python接口函數(shù)，PyMem_Malloc函數(shù)實(shí)現(xiàn)，當(dāng)對象小于256k的時由該層直接分配內(nèi)存

4. 第3層是最上層，也就是我們對python對象的直接操作

Python在運(yùn)行期間會大量地執(zhí)行malloc和free的操作，頻繁地在用戶態(tài)和核心態(tài)之間進(jìn)行切換，這將嚴(yán)重影響Python的執(zhí)行效率。為了加速Python的執(zhí)行效 率，Python引入了一個內(nèi)存池機(jī)制，用于管理對小塊內(nèi)存的申請和釋放。

4，調(diào)優(yōu)手段

1.手動垃圾回收
2.避免循環(huán)引用（手動解循環(huán)引用和使用弱引用）
3.調(diào)高垃圾回收閾值

以上是“python中內(nèi)存管理和垃圾回收機(jī)制的示例分析”這篇文章的所有內(nèi)容，感謝各位的閱讀！相信大家都有了一定的了解，希望分享的內(nèi)容對大家有所幫助，如果還想學(xué)習(xí)更多知識，歡迎關(guān)注億速云行業(yè)資訊頻道！