- Python的GC模塊主要運(yùn)用了引用計(jì)數(shù)來(lái)跟蹤和回收垃圾。在引用計(jì)數(shù)的基礎(chǔ)上，還可以通過(guò)“標(biāo)記－清除”解決容器對(duì)象可能產(chǎn)生的循環(huán)引用的問(wèn)題。通過(guò)分代回收以空間換取時(shí)間進(jìn)一步提高垃圾回收的效率。
引用計(jì)數(shù)
- 原理：當(dāng)一個(gè)對(duì)象的引用被創(chuàng)建或者復(fù)制時(shí)，對(duì)象的引用計(jì)數(shù)加1；當(dāng)一個(gè)對(duì)象的引用被銷(xiāo)毀時(shí)，對(duì)象的引用計(jì)數(shù)減1。當(dāng)對(duì)象的引用計(jì)數(shù)減少為0時(shí)，就意味著對(duì)象已經(jīng)再?zèng)]有被使用了，可以將其內(nèi)存釋放掉。
- 優(yōu)點(diǎn)：引用計(jì)數(shù)有一個(gè)很大的優(yōu)點(diǎn)，即實(shí)時(shí)性，任何內(nèi)存，一旦沒(méi)有指向它的引用，就會(huì)被立即回收，而其他的垃圾收集技術(shù)必須在某種特殊條件下才能進(jìn)行無(wú)效內(nèi)存的回收。
- 缺點(diǎn)：但是它也有弱點(diǎn)，引用計(jì)數(shù)機(jī)制所帶來(lái)的維護(hù)引用計(jì)數(shù)的額外操作與Python運(yùn)行中所進(jìn)行的內(nèi)存分配和釋放、引用賦值的次數(shù)是成正比的，這顯然比其它那些垃圾收集技術(shù)所帶來(lái)的額外操作只是與待回收的內(nèi)存數(shù)量有關(guān)的效率要低。同時(shí)，引用技術(shù)還存在另外一個(gè)很大的問(wèn)題－循環(huán)引用，因?yàn)閷?duì)象之間相互引用，每個(gè)對(duì)象的引用都不會(huì)為0，所以這些對(duì)象所占用的內(nèi)存始終都不會(huì)被釋放掉。
何為循環(huán)引用
循環(huán)引用.png
- 不可變對(duì)象是不可能產(chǎn)生循環(huán)引用的，因?yàn)樗鼈儍?nèi)部不可能持有其它對(duì)象的引用。Python中的循環(huán)引用總是發(fā)生在container對(duì)象之間，也就是能夠在內(nèi)部持有其它對(duì)象的對(duì)象，比如list、dict、class等等。
- a與b相互引用，如果不存在其他對(duì)象對(duì)它們的引用，a與b的引用計(jì)數(shù)也仍然為1，所占用的內(nèi)存永遠(yuǎn)無(wú)法被回收，還會(huì)導(dǎo)致內(nèi)存泄露
標(biāo)記-清除
- 原理：
- 尋找根對(duì)象（root object）的集合作為垃圾檢測(cè)動(dòng)作的起點(diǎn)，根對(duì)象也就是一些全局引用和函數(shù)棧中的引用，這些引用所指向的對(duì)象是不可被刪除的；
- 從root object集合出發(fā)，沿著root object集合中的每一個(gè)引用，如果能夠到達(dá)某個(gè)對(duì)象，則說(shuō)明這個(gè)對(duì)象是可達(dá)的，那么就不會(huì)被刪除，這個(gè)過(guò)程就是垃圾檢測(cè)階段；
- 當(dāng)檢測(cè)階段結(jié)束以后，所有的對(duì)象就分成可達(dá)和不可達(dá)兩部分，所有的可達(dá)對(duì)象都進(jìn)行保留，其它的不可達(dá)對(duì)象所占用的內(nèi)存將會(huì)被回收，這就是垃圾回收階段。（底層采用的是鏈表將這些集合的對(duì)象連接在一起）
- 缺點(diǎn)：標(biāo)記和清除的過(guò)程效率不高。
分代回收
- 原理：將系統(tǒng)中的所有內(nèi)存塊根據(jù)其存活時(shí)間劃分為不同的集合，每一個(gè)集合就成為一個(gè)“代”，Python默認(rèn)定義了三代對(duì)象集合，垃圾收集的頻率隨著“代”的存活時(shí)間的增大而減小。也就是說(shuō)，活得越長(zhǎng)的對(duì)象，就越不可能是垃圾，就應(yīng)該減少對(duì)它的垃圾收集頻率。那么如何來(lái)衡量這個(gè)存活時(shí)間：通常是利用幾次垃圾收集動(dòng)作來(lái)衡量，如果一個(gè)對(duì)象經(jīng)過(guò)的垃圾收集次數(shù)越多，可以得出：該對(duì)象存活時(shí)間就越長(zhǎng)。
