垃圾回收机制 | Python

python采用的是引用计数机制为主，分代回收（隔代回收） 和标记-清除两种机制为辅的策略。

引用计数机制

正是因为有引用，对象才会在内存中存在。

引用计数是一种非常高效的内存管理手段，当一个pyhton对象被引用时其引用计数增加1，当其不再被引用时引用计数减1，当引用计数等于0的时候，对象就被删除了。

优点

1. 实现简单。
2. 垃圾回收的实时性。一旦没有引用，内存被直接释放；分摊处理内存回收的时间。

缺点

1. 使用额外内存维护引用计数
2. 循环引用导致内存泄漏

导致对象的引用计数+1的情况

1. 创建对象
2. 对象被引用
3. 对象作为参数，传入到函数中
4. 对象作为容器的元素，如l = [a, a]

导致对象的引用计数-1的情况

1. 引用被重新赋值
2. 引用被del，del删除的是引用，而不是对象
3. 超过作用域
4. 元素所在的容器被销毁

分代回收

从理论上说，对象的创建数目==释放数目。但是如果存在循环引用的话，肯定是创建>释放数量，当创建数与释放数量的差值达到规定的阈值的时候，当当当当~分代回收机制就登场啦。

Python根据对象的存活时间将内存划分为年轻代、中年代和老年代，分别用0,1,2表示。

越年轻的对象越容易死掉，老的对象通常会存活更久。 新生的对象被放入0代，如果该对象在第0代的一次gc垃圾回收中活了下来，那么它就被放到第1代里面（它就升级了）。如果第1代里面的对象在第1代的一次gc垃圾回收中活了下来，它就被放到第2代里面。

分代回收算法：

1. 从上一次第0代gc后，如果分配对象的个数减去释放对象的个数大于threshold0，那么就会对第0代中的对象进行gc垃圾回收检查。
2. 从上一次第1代gc后，如果第0代被gc垃圾回收的次数大于threshold1，那么就会对第1代中的对象进行gc垃圾回收检查。
3. 从上一次第2代gc后，如果第1代被gc垃圾回收的次数大于threshold2，那么就会对第2代中的对象进行gc垃圾回收检查。

gc.set_threshold(threshold0[, threshold1[, threshold2]) 设置各代执行垃圾回收的阈值。

有三种情况会触发垃圾回收：

1. 调用gc.collect()，显式进行垃圾回收；
2. 当gc模块的计数器达到阈值的时候；
3. 程序退出的时候。

分代回收是建立在标记清除技术基础之上。分代回收同样作为Python的辅助垃圾收集技术处理那些容器对象，因为对于字符串、数值对象是不可能造成循环引用问题。

标记清除技术

标记清除用来解决循环引用产生的问题，循环引用只有在容器对象才会产生，比如字典，元祖，列表等。

在标记清除算法中有两个链表，root链表和unreachable链表。unreachable链表中的对象会被回收。

为什么设置两个链？

unreachable链表中可能存在被root链表中的对象、直接或间接引用的对象，这些对象是不能被回收的，一旦在标记的过程中，发现这样的对象，就将其从unreachable链表中移到root链表中；当完成标记后，unreachable链表中剩下的所有对象就是名副其实的垃圾对象了，接下来的垃圾回收只需限制在unreachable链表中即可。

Python使用一个双向链表将这些容器对象组织起来。不过，这种简单粗暴的标记清除算法也有明显的缺点：清除非活动的对象前它必须顺序扫描整个堆内存，哪怕只剩下小部分活动对象也要扫描所有对象。