引用計數

• Python 語言默認采用的垃圾收集機制是『引用計數法 Reference Counting』，該算法最早 George E. Collins 在 1960 的時候首次提出，50 年后的今天，該算法依然被很多編程語言使用。
• 引用計數法的原理是：每個對象維護一個ob_ref字段，用來記錄該對象當前被引用的次數，每當新的引用指向該對象時，它的引用計數ob_ref加1，每當該對象的引用失效時計數ob_ref減1，一旦對象的引用計數為0，該對象立即被回收，對象占用的內存空間將被釋放。
• 它的缺點是需要額外的空間維護引用計數，這個問題是其次的，不過最主要的問題是它不能解決對象的 “循環引用”，因此，也有很多語言比如 Java 并沒有采用該算法做來垃圾的收集機制。

引用計數案例

import sys
class A():
    def __init__(self):
        '''初始化對象'''
        print('object born id:%s' %str(hex(id(self))))
def f1():
    '''循環引用變量與刪除變量'''
    while True:
        c1=A()
        del c1
def func(c):
    print('obejct refcount is: ',sys.getrefcount(c)) #getrefcount()方法用于返回對象的引用計數
if __name__ == '__main__':
   #生成對象
    a=A()                        # 此時為1
    #del a  					 # 如果del，下一句會報錯， = 0，被清理
    print('obejct refcount is: ', sys.getrefcount(a)) # 此時為2 getrefcount是一個函數 +1    
    func(a)
    #增加引用
    b=a
    func(a)
    #銷毀引用對象b
    del b
    func(a)

執行結果：

object born id:0x7f9abe8f2128
obejct refcount is:  2
obejct refcount is:  4
obejct refcount is:  5
obejct refcount is:  4

導致引用計數 +1 的情況

對象被創建，例如 a=23

對象被引用，例如 b=a

對象被作為參數，傳入到一個函數中，例如func(a)

對象作為一個元素，存儲在容器中，例如list1=[a,a]

導致引用計數-1 的情況

對象的別名被顯式銷毀，例如del a

對象的別名被賦予新的對象，例如a=24

一個對象離開它的作用域，例如 f 函數執行完畢時，func函數中的局部變量（全局變量不會）

對象所在的容器被銷毀，或從容器中刪除對象

循環引用導致內存泄露

def f2():
    '''循環引用'''
    while True:
        c1=A()
        c2=A()
        c1.t=c2
        c2.t=c1
        del c1
        del c2

執行結果

id:0x1feb9f691d0
object born id:0x1feb9f69438
object born id:0x1feb9f690b8
object born id:0x1feb9f69d68
object born id:0x1feb9f690f0
object born id:0x1feb9f694e0
object born id:0x1feb9f69f60
object born id:0x1feb9f69eb8
object born id:0x1feb9f69128
object born id:0x1feb9f69c88
object born id:0x1feb9f69470
object born id:0x1feb9f69e48
object born id:0x1feb9f69ef0
object born id:0x1feb9f69dd8
object born id:0x1feb9f69e10
object born id:0x1feb9f69ac8
object born id:0x1feb9f69198
object born id:0x1feb9f69cf8
object born id:0x1feb9f69da0
object born id:0x1feb9f69c18
object born id:0x1feb9f69d30
object born id:0x1feb9f69ba8
...

• 創建了c1，c2后，這兩個對象的引用計數都是1，執行c1.t=c2和c2.t=c1后，引用計數變成2.
• 在del c1后，內存c1的對象的引用計數變為1，由于不是為0，所以c1的對象不會被銷毀,同理，在del c2后也是一樣的。
• 雖然它們兩個的對象都是可以被銷毀的，但是由于循環引用，導致垃圾回收器都不會回收它們，所以就會導致內存泄露。

分代回收

• 分代回收是一種以空間換時間的操作方式，Python 將內存根據對象的存活時間劃分為不同的集合，每個集合稱為一個代，Python 將內存分為了 3“代”，分別為年輕代（第 0 代）、中年代（第 1 代）、老年代（第 2 代），他們對應的是 3 個鏈表，它們的垃圾收集頻率與對象的存活時間的增大而減小。
• 新創建的對象都會分配在年輕代，年輕代鏈表的總數達到上限時，Python 垃圾收集機制就會被觸發，把那些可以被回收的對象回收掉，而那些不會回收的對象就會被移到中年代去，依此類推，老年代中的對象是存活時間最久的對象，甚至是存活于整個系統的生命周期內。
• 同時，分代回收是建立在標記清除技術基礎之上。分代回收同樣作為 Python 的輔助垃圾收集技術處理那些容器對象

垃圾回收

有三種情況會觸發垃圾回收：

1.調用gc.collect(),需要先導入gc模塊。

2.當gc模塊的計數器達到閥值的時候。

3.程序退出的時候。

gc 模塊

gc 模塊提供一個接口給開發者設置垃圾回收的選項。上面說到，采用引用計數的方法管理內存的一個缺陷是循環引用，而 gc 模塊的一個主要功能就是解決循環引用的問題。

常用函數：

• gc.set_debug(flags) 設置 gc 的 debug 日志，一般設置為gc.DEBUG_LEAK
• gc.collect([generation])
  顯式進行垃圾回收，可以輸入參數，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，執行一個full collection，也就是等于傳 2。返回不可達（unreachable objects）對象的數目。
• gc.set_threshold(threshold0[, threshold1[, threshold2]) 設置自動執行垃圾回收的頻率。
• gc.get_count() 獲取當前自動執行垃圾回收的計數器，返回一個長度為 3 的列表

以上就是分析python垃圾回收機制原理的詳細內容，更多關于python垃圾回收機制的資料請關注腳本之家其它相關文章！