Python的GC模塊主要運(yùn)用了“引用計數(shù)”（reference counting）來跟蹤和回收垃圾。在引用計數(shù)的基礎(chǔ)上，還可以通過“標(biāo)記-清除”（mark and sweep）解決容器對象可能產(chǎn)生的循環(huán)引用的問題。通過“分代回收”（generation collection）以空間換取時間來進(jìn)一步提高垃圾回收的效率。

一、引用計數(shù)

原理：當(dāng)一個對象的引用被創(chuàng)建或者復(fù)制時，對象的引用計數(shù)加1；當(dāng)一個對象的引用被銷毀時，對象的引用計數(shù)減1；當(dāng)對象的引用計數(shù)減少為0時，就意味著對象已經(jīng)沒有被任何人使用了，可以將其所占用的內(nèi)存釋放了。

優(yōu)點(diǎn)：實(shí)時性，任何內(nèi)存，一旦沒有指向它的引用，就會立即被回收。而其他的垃圾收集計數(shù)必須在某種特殊條件下（比如內(nèi)存分配失?。┎拍苓M(jìn)行無效內(nèi)存的回收。

缺點(diǎn)：執(zhí)行效率不高，引用計數(shù)機(jī)制所帶來的維護(hù)引用計數(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。而這點(diǎn)相比其他主流的垃圾回收機(jī)制，比如“標(biāo)記-清除”，“停止-復(fù)制”，是一個弱點(diǎn)，因?yàn)檫@些技術(shù)所帶來的額外操作基本上只是與待回收的內(nèi)存數(shù)量有關(guān)。

致命問題：循環(huán)引用（也稱交叉引用），循環(huán)引用可以使一組對象的引用計數(shù)不為0，然而這些對象實(shí)際上并沒有被任何外部對象所引用，它們之間只是相互引用。這意味著不會再有人使用這組對象，應(yīng)該回收這組對象所占用的內(nèi)存空間，然后由于相互引用的存在，每一個對象的引用計數(shù)都不為0，因此這些對象所占用的內(nèi)存永遠(yuǎn)不會被釋放。

eg:

a = []
b = []
a.append(b)
b.append(b)
print a
[[[…]]]
print b
[[[…]]]

二、標(biāo)記清除機(jī)制

標(biāo)記-清除”是為了解決循環(huán)引用的問題?？梢园渌麑ο笠玫娜萜鲗ο螅ū热纾簂ist，set，dict，class，instance）都可能產(chǎn)生循環(huán)引用。

如果兩個對象的引用計數(shù)都為1，但是僅僅存在他們之間的循環(huán)引用，那么這兩個對象都是需要被回收的，也就是說，它們的引用計數(shù)雖然表現(xiàn)為非0，但實(shí)際上有效的引用計數(shù)為0。我們必須先將循環(huán)引用摘掉，那么這兩個對象的有效計數(shù)就現(xiàn)身了。假設(shè)兩個對象為A、B，我們從A出發(fā)，因?yàn)樗幸粋€對B的引用，則將B的引用計數(shù)減1；然后順著引用達(dá)到B，因?yàn)锽有一個對A的引用，同樣將A的引用減1，這樣，就完成了循環(huán)引用對象間環(huán)摘除。

這里就會出現(xiàn)一個問題，如果A引用了B，B沒引用A，從A出發(fā)刪除B的引用使得B的引用值為0，導(dǎo)致最后B被回收，如果A還存在，那么就會導(dǎo)致A指向Bde指針懸空引用。為了防止這種情況情況的發(fā)生，python在標(biāo)記清楚機(jī)制中采取了不改動真實(shí)引用計數(shù)而只改動引用計數(shù)副本的方法。

eg：

#第一組循環(huán)引用#
a = [1,2]
b = [3,4]
a.append(b)
b.append(a)
#刪除a不刪除b，b引用a，此時a和b都不能被回收
del a

#第二組循環(huán)引用#
c = [4,5]
d = [5,6]
c.append(d)
d.append(c)
#刪除c,d cd互相引用，應(yīng)該都被回收
del c
del d
#至此，原a和原c和原d所引用的對象的引用計數(shù)都為1,b所引用的對象的引用計數(shù)為2，

首先，將對象分為兩撥，一撥叫root object(存活組)，一撥叫unreachable(死亡組)。然后，他把各個對象的引用計數(shù)復(fù)制出來，對這個副本進(jìn)行引用環(huán)的摘除。摘除完畢，此時a的引用計數(shù)的副本是0，b的引用計數(shù)的副本是1，c和d的引用計數(shù)的副本都是0。那么先把副本為非0的放到存活組，副本為0的打入死亡組。如果就這樣結(jié)束的話，就錯殺了a了，因?yàn)閎還要用，我們把a(bǔ)所引用的對象在內(nèi)存中清除了b還能用嗎？顯然還得在審一遍，別把無辜的人也給殺了，于是他就在存活組里，對每個對象都分析一遍，由于目前存活組只有b，那么他只對b分析，因?yàn)閎要存活，所以b里的元素也要存活，于是在b中就發(fā)現(xiàn)了原a所指向的對象，于是就把他從死亡組中解救出來。至此，進(jìn)過了一審和二審，最終把所有的任然在死亡組中的對象通通殺掉，而root object繼續(xù)存活。b所指向的對象引用計數(shù)任然是2，原a所指向的對象的引用計數(shù)仍然是1。

三、分代回收

分代的垃圾收集技術(shù)是在上個世紀(jì)80年代初發(fā)展起來的一種垃圾收集機(jī)制，一系列的研究表明：無論使用何種語言開發(fā)，無論開發(fā)的是何種類型，何種規(guī)模的程序，都存在這樣一點(diǎn)相同之處。即：一定比例的內(nèi)存塊的生存周期都比較短，通常是幾百萬條機(jī)器指令的時間，而剩下的內(nèi)存塊，起生存周期比較長，甚至?xí)某绦蜷_始一直持續(xù)到程序結(jié)束。

從前面“標(biāo)記-清除”這樣的垃圾收集機(jī)制來看，這種垃圾收集機(jī)制所帶來的額外操作實(shí)際上與系統(tǒng)中總的內(nèi)存塊的數(shù)量是相關(guān)的，當(dāng)需要回收的內(nèi)存塊越多時，垃圾檢測帶來的額外操作就越多，而垃圾回收帶來的額外操作就越少；反之，當(dāng)需回收的內(nèi)存塊越少時，垃圾檢測就將比垃圾回收帶來更少的額外操作。為了提高垃圾收集的效率，采用“空間換時間的策略”。

原理：將系統(tǒng)中的所有內(nèi)存塊根據(jù)其存活時間劃分為不同的集合，每一個集合就成為一個“代”，垃圾收集的頻率隨著“代”的存活時間的增大而減小。也就是說，活得越長的對象，就越不可能是垃圾，就應(yīng)該減少對它的垃圾收集頻率。那么如何來衡量這個存活時間：通常是利用幾次垃圾收集動作來衡量，如果一個對象經(jīng)過的垃圾收集次數(shù)越多，可以得出：該對象存活時間就越長。