Python垃圾回收機(jī)制原理是什么

這篇文章給大家介紹Python垃圾回收機(jī)制原理是什么，內(nèi)容非常詳細(xì)，感興趣的小伙伴們可以參考借鑒，希望對大家能有所幫助。

一.垃圾回收機(jī)制

Python中的垃圾回收是以引用計(jì)數(shù)為主，分代收集為輔。引用計(jì)數(shù)的缺陷是循環(huán)引用的問題。
在Python中，如果一個(gè)對象的引用數(shù)為0，Python虛擬機(jī)就會回收這個(gè)對象的內(nèi)存。

#encoding=utf-8
__author__ = 'kevinlu1010@qq.com'

class ClassA():
    def __init__(self):
        print 'object born,id:%s'%str(hex(id(self)))
    def __del__(self):
        print 'object del,id:%s'%str(hex(id(self)))

def f1():
    while True:
        c1=ClassA()
        del c1

執(zhí)行f1()會循環(huán)輸出這樣的結(jié)果，而且進(jìn)程占用的內(nèi)存基本不會變動

object born,id:0x237cf58
object del,id:0x237cf58

c1=ClassA()會創(chuàng)建一個(gè)對象，放在0x237cf58內(nèi)存中，c1變量指向這個(gè)內(nèi)存，這時(shí)候這個(gè)內(nèi)存的引用計(jì)數(shù)是1
del c1后，c1變量不再指向0x237cf58內(nèi)存，所以這塊內(nèi)存的引用計(jì)數(shù)減一，等于0，所以就銷毀了這個(gè)對象，然后釋放內(nèi)存。

1. 導(dǎo)致引用計(jì)數(shù)+1的情況

1. 對象被創(chuàng)建，例如a=23

2. 對象被引用，例如b=a

3. 對象被作為參數(shù)，傳入到一個(gè)函數(shù)中，例如func(a)

4. 對象作為一個(gè)元素，存儲在容器中，例如list1=[a,a]

2. 導(dǎo)致引用計(jì)數(shù)-1的情況

   demo

   def func(c,d):
       print 'in func function', sys.getrefcount(c) - 1
   
   
   print 'init', sys.getrefcount(11) - 1
   a = 11
   print 'after a=11', sys.getrefcount(11) - 1
   b = a
   print 'after b=1', sys.getrefcount(11) - 1
   func(11)
   print 'after func(a)', sys.getrefcount(11) - 1
   list1 = [a, 12, 14]
   print 'after list1=[a,12,14]', sys.getrefcount(11) - 1
   a=12
   print 'after a=12', sys.getrefcount(11) - 1
   del a
   print 'after del a', sys.getrefcount(11) - 1
   del b
   print 'after del b', sys.getrefcount(11) - 1
   # list1.pop(0)
   # print 'after pop list1',sys.getrefcount(11)-1
   del list1
   print 'after del list1', sys.getrefcount(11) - 1

   
   

   輸出：

   init 24
   after a=11 25
   after b=1 26
   in func function 28
   after func(a) 26
   after list1=[a,12,14] 27
   after a=12 26
   after del a 26
   after del b 25
   after del list1 24

   
   

   問題：為什么調(diào)用函數(shù)會令引用計(jì)數(shù)+2

1. 對象的別名被顯式銷毀，例如del a

2. 對象的別名被賦予新的對象，例如a=24

3. 一個(gè)對象離開它的作用域，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）

4. 對象所在的容器被銷毀，或從容器中刪除對象

3. 查看一個(gè)對象的引用計(jì)數(shù)

sys.getrefcount(a)可以查看a對象的引用計(jì)數(shù)，但是比正常計(jì)數(shù)大1，因?yàn)檎{(diào)用函數(shù)的時(shí)候傳入a，這會讓a的引用計(jì)數(shù)+1

二.循環(huán)引用導(dǎo)致內(nèi)存泄露

def f2():
    while True:
        c1=ClassA()
        c2=ClassA()
        c1.t=c2
        c2.t=c1
        del c1
        del c2

執(zhí)行f2()，進(jìn)程占用的內(nèi)存會不斷增大。

object born,id:0x237cf30
object born,id:0x237cf58

創(chuàng)建了c1，c2后，0x237cf30（c1對應(yīng)的內(nèi)存，記為內(nèi)存1）,0x237cf58（c2對應(yīng)的內(nèi)存，記為內(nèi)存2）這兩塊內(nèi)存的引用計(jì)數(shù)都是1，執(zhí)行c1.t=c2和c2.t=c1后，這兩塊內(nèi)存的引用計(jì)數(shù)變成2.
在del c1后，內(nèi)存1的對象的引用計(jì)數(shù)變?yōu)?，由于不是為0，所以內(nèi)存1的對象不會被銷毀，所以內(nèi)存2的對象的引用數(shù)依然是2，在del c2后，同理，內(nèi)存1的對象，內(nèi)存2的對象的引用數(shù)都是1。
雖然它們兩個(gè)的對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回收它們，所以就會導(dǎo)致內(nèi)存泄露。

三.垃圾回收

deff3():
    # print gc.collect()
    c1=ClassA()
    c2=ClassA()
    c1.t=c2
    c2.t=c1
    del c1
    del c2
    print gc.garbage
    print gc.collect() #顯式執(zhí)行垃圾回收
    print gc.garbage
    time.sleep(10)
if __name__ == '__main__':
    gc.set_debug(gc.DEBUG_LEAK) #設(shè)置gc模塊的日志
    f3()

輸出：

gc: uncollectable <ClassA instance at 0230E918>
gc: uncollectable <ClassA instance at 0230E940>
gc: uncollectable <dict 0230B810>
gc: uncollectable <dict 02301ED0>
object born,id:0x230e918
object born,id:0x230e940
4

• 垃圾回收后的對象會放在gc.garbage列表里面

• gc.collect()會返回不可達(dá)的對象數(shù)目，4等于兩個(gè)對象以及它們對應(yīng)的dict

• 有三種情況會觸發(fā)垃圾回收：
  1.調(diào)用gc.collect(),
  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

四.gc模塊常用功能解析

Garbage Collector interface
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)：

1. gc.set_debug(flags)
   設(shè)置gc的debug日志，一般設(shè)置為gc.DEBUG_LEAK

2. 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象，1代表檢查一，二代的對象，2代表檢查一，二，三代的對象，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）對象的數(shù)目

3. gc.set_threshold(threshold0[, threshold1[, threshold2])
   設(shè)置自動執(zhí)行垃圾回收的頻率。

4. gc.get_count()
   獲取當(dāng)前自動執(zhí)行垃圾回收的計(jì)數(shù)器，返回一個(gè)長度為3的列表

5.  

gc模塊的自動垃圾回收機(jī)制

必須要import gc模塊，并且is_enable()=True才會啟動自動垃圾回收。
這個(gè)機(jī)制的主要作用就是發(fā)現(xiàn)并處理不可達(dá)的垃圾對象。
垃圾回收=垃圾檢查+垃圾回收
在Python中，采用分代收集的方法。把對象分為三代，一開始，對象在創(chuàng)建的時(shí)候，放在一代中，如果在一次一代的垃圾檢查中，改對象存活下來，就會被放到二代中，同理在一次二代的垃圾檢查中，該對象存活下來，就會被放到三代中。

gc模塊里面會有一個(gè)長度為3的列表的計(jì)數(shù)器，可以通過gc.get_count()獲取。
例如(488,3,0)，其中488是指距離上一次一代垃圾檢查，Python分配內(nèi)存的數(shù)目減去釋放內(nèi)存的數(shù)目，注意是內(nèi)存分配，而不是引用計(jì)數(shù)的增加。例如：

print gc.get_count()  # (590, 8, 0)
a = ClassA()
print gc.get_count()  # (591, 8, 0)
del a
print gc.get_count()  # (590, 8, 0)

3是指距離上一次二代垃圾檢查，一代垃圾檢查的次數(shù)，同理，0是指距離上一次三代垃圾檢查，二代垃圾檢查的次數(shù)。

gc?？煊幸粋€(gè)自動垃圾回收的閥值，即通過gc.get_threshold函數(shù)獲取到的長度為3的元組，例如(700,10,10)
每一次計(jì)數(shù)器的增加，gc模塊就會檢查增加后的計(jì)數(shù)是否達(dá)到閥值的數(shù)目，如果是，就會執(zhí)行對應(yīng)的代數(shù)的垃圾檢查，然后重置計(jì)數(shù)器
例如，假設(shè)閥值是(700,10,10)：

• 當(dāng)計(jì)數(shù)器從(699,3,0)增加到(700,3,0)，gc模塊就會執(zhí)行gc.collect(0),即檢查一代對象的垃圾，并重置計(jì)數(shù)器為(0,4,0)

• 當(dāng)計(jì)數(shù)器從(699,9,0)增加到(700,9,0)，gc模塊就會執(zhí)行gc.collect(1),即檢查一、二代對象的垃圾，并重置計(jì)數(shù)器為(0,0,1)

• 當(dāng)計(jì)數(shù)器從(699,9,9)增加到(700,9,9)，gc模塊就會執(zhí)行gc.collect(2),即檢查一、二、三代對象的垃圾，并重置計(jì)數(shù)器為(0,0,0)

其他

1. 如果循環(huán)引用中，兩個(gè)對象都定義了__del__方法，gc模塊不會銷毀這些不可達(dá)對象，因?yàn)間c模塊不知道應(yīng)該先調(diào)用哪個(gè)對象的__del__方法，所以為了安全起見，gc模塊會把對象放到gc.garbage中，但是不會銷毀對象。

五.應(yīng)用

1. 項(xiàng)目中避免循環(huán)引用

2. 引入gc模塊，啟動gc模塊的自動清理循環(huán)引用的對象機(jī)制

3. 由于分代收集，所以把需要長期使用的變量集中管理，并盡快移到二代以后，減少GC檢查時(shí)的消耗

4. gc模塊唯一處理不了的是循環(huán)引用的類都有__del__方法，所以項(xiàng)目中要避免定義__del__方法，如果一定要使用該方法，同時(shí)導(dǎo)致了循環(huán)引用，需要代碼顯式調(diào)用gc.garbage里面的對象的__del__來打破僵局

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