python3内存回收__动态类型 / 可变数据类型 / 引用计数 / 引用减少 / 垃圾回收 / 分代回收 / 孤立的引用环-Python开发

1.动态类型对象是存储在内存中的实体。但我们并不能直接接触到该对象。引用与对象分离是动态类型的核心。（一）不可变数据类型：#?--------------------引例1a?=?1b?=?aa?=?a?+?2print(a,?b)OUTPUT:--?3??1#?-...

1.动态类型

对象是存储在内存中的实体。但我们并不能直接接触到该对象。
引用与对象分离是动态类型的核心。

（一）不可变数据类型：

#?--------------------引例1
a?=?1
b?=?a
a?=?a?+?2
print(a,?b)

OUTPUT:
-->?3??1


#?--------------------引例2
lt?=?[1,?2,?3]
lt2?=?lt
lt?=?4
print(lt,?lt2)

OUTPUT:
-->?4??[1,?2,?3]


#?说明：
????1.开始a和b为指向1的两个引用
????2.第三个表达式中a重新赋值，指向了新的对象3

#?总结：
????即使多个引用指向同一对象，若一个引用值发生变化，那么实际上是该引用指向一新引用，并不影响其他的引用的指向。

（二）可变数据类型：

以列表为例：

列表相当于一个引用的集合，每一个元素相当于一个引用（lt[0], lt[1], lt[2]）
下部代码中，lt[0] = 11这一操作，改变的是第一个元素（引用）的指向，而不是lt的指向。故所有指向该lt对象的引用均会受到影响。

lt?=?[1,?2,?3]
lt2?=?lt
lt[0]?=?11

print(lt,?lt2)

OUTPUT:
-->?[11,?2,?3]
-->?[11,?2,?3]

2.python内存回收机制

（一）对象的内存使用

python为动态类型编程语言。对象与引用相分离。
id(对象)：查看对象的内存地址
python当中会缓存整数、浮点数、字符串、空元组、空集合，并不反复的创建和销毁。例：当创建多个引用引用1时，实际上这些引用均指向同一个对象。
is 关键字用于判断两个引用的对象是否相同。

#?python当中会缓存整数、短小字符，并不反复的创建和销毁。例：当创建多个引用引用1时，实际上这些引用均指向同一个对象。
#?--------------------1.整数：True
a?=?1
b?=?1
print(id(a),?id(b))
print(a?is?b)

#?--------------------2.浮点数：True
a?=?1.0
b?=?1.0
print(id(a),?id(b))
print(a?is?b)

#?--------------------3.短字符串：True
a?=?"good"
b?=?"good"
print(id(a),?id(b))
print(a?is?b)

#?--------------------4.字符串：True
a?=?"very?good?morning?this?is?linux?123?456?789?10111213"
b?=?"very?good?morning?this?is?linux?123?456?789?10111213"
print(id(a),?id(b))
print(a?is?b)

#?--------------------5.列表：False
a?=?[1,?2]
b?=?[1,?2]
print(id(a),?id(b))
print(a?is?b)

#?--------------------6.元组（非空）：False
a?=?(1,?2)
b?=?(1,?2)
print(id(a),?id(b))
print(a?is?b)

#?--------------------7.集合:False
a?=?set([1,?2])
b?=?set([1,?2])
print(id(a),?id(b))
print(a?is?b)

#?--------------------8.字典:False
a?=?{"name":?"mx"}
b?=?{"name":?"mx"}
print(id(a),?id(b))
print(a?is?b)

（二）引用计数（跟踪和回收垃圾）

可通过sys包中的getrefcount(引用名)来查看某个对象的引用计数
当将某个引用作为实参传递给getrefcount（）时，参数实际上创建了一个临时的引用。因此，引用计数结果比实际值多1
对于python的容器（container）对象，如：列表、字典等，其内部包含的并不是对象，而是对象的引用。
词典对象用于记录所有全局变量的引用。可通过内置函数globals()查看该词典
容器对象的引用可能会构成很复杂的拓扑结构。可通过objgraph包中的show_refs（）函数来进行查看
6.objgraph包的安装（windows）：pip install xdot / pip install objgraph
展示（# 3 中对象引用的拓扑结构）：

from?sys?import?getrefcount
import?objgraph


lt1?=?[0,?8,?2,?4]
lt2?=?lt1

#?1.查看对象?[0,?8,?2,?4]的引用计数
print(getrefcount(lt1)?-?1)

#?2.查看词典(记录全局变量的引用)对象
print(globals())

#?3.查看容器对象引用的拓扑结构
x?=?[1,?9,?9,?5]
y?=?[x,?dict(key1=x)]
z?=?[y,?(x,?y)]

#?def?show_refs(objs,?max_depth=3,?extra_ignore=(),?filter=None,?too_many=10,
#???????????????highlight=None,?filename=None,?extra_info=None,
#???????????????refcounts=False,?shortnames=True,?output=None)
#?max_depth?/?too_many:?限制图形的深度和宽度
#?extra_ignore?/?fileter：删除图标中不需要的对象
#?hightlight:以蓝色突出显示某些图形结点
#?filename?/?output:``output``?and?``filename``?should?not?both?be?specified.
#?extra_info：显示对象的额外信息
#?refcounts:?是否查看对象引用计数
objgraph.show_refs([z],?filename="ref_topo.dot")

（三）引用减少

python内置关键字del删除的是对象的引用，而不是内存中的对象。

from?sys?import?getrefcount


a?=?[1,?2,?3]
b?=?a
c?=?a
print(getrefcount(a))
del?c
print(getrefcount(a))
del?b
print(getrefcount(a))

（四）垃圾回收

当python某个对象引用计数为0，说明该对象无引用。python会启动“垃圾回收”，将无用的对象清除（从内存中清除）
问题：频繁的垃圾回收，会大大降低Python的工作效率。故，python只会在特定的条件下，自动启动垃圾回收。
python通过阙值（ |“分配对象次数” - “取消分配对象次数”| ）来判断是否进行垃圾回收。（高于阙值则进行垃圾回收）
可通过gc包的get_threshold()函数查看阙值大小；set_threshold()函数设置阙值大小。

from?sys?import?getrefcount
import?gc


a?=?[1,?2,?3]
b?=?a
c?=?b
print(getrefcount(a)?-?1)

print(gc.get_threshold())
gc.set_threshold(300)
print(gc.get_threshold())


OUTPUT:
-->?(700,?10,?10)
-->?(300,?10,?10)

#?---------------------------说明--------------------------------?#
#?????结果中的第一个参数代表阈值的大小
#?????第二个参数代表“每10次0代垃圾回收，会配合一次1代垃圾回收”（分代回收）
#?????第三个参数代表“每10次1代垃圾回收，会配合一次2代垃圾回收”（分代回收）
#?????后两个参数同样是通过gc.set_threshold()函数进行修改
#?-----------------后两个参数涉及到分代回收的问题-------------------?#

（五）分代回收（以空间换时间进一步提高垃圾回收效率）

python同时采用分代回收策略。该策略假设：存活时间越久的对象，越不可能在后边的程序当中编程垃圾。
python将所有对象分为0， 1， 2三代对象。
所有的新建对象都是0代对象。当某一代对象经历过垃圾回收，依然存活，那么它就被归入下一代对象。垃圾回收启动
时，一定会扫描所有的0代对象。如果0代经过一定次数垃圾回收，那么就启动对0代和1代的扫描清理。当1代也经历了一
定次数的垃圾回收后，那么会启动对0，1，2，即对所有对象进行扫描
查看和修改如（四）中代码所示。

（六）孤立的引用环

lt1?=?[1,?2,?3]
lt2?=?[lt1]

lt1.append(lt2)

del?lt1
del?lt2

说明：

上边代码块中创建了两个列表对象lt1, lt2 。这两个列表对象相互引用，形成孤立的引用环。当删除lt1, lt2的时候，以上两个列表对象在程序中将无法被调用，但是其实际的引用计数并不为0，不会被垃圾回收。

为了回收这样的引用环，python复制每一个对象的引用计数（lt1:1, lt2:1）。然后，python遍历所有的引用环涉及到的对象，该处仅有lt1 和lt2 ，当遍历到lt1时，由于lt1引用了lt2, 故将lt2的引用计数减1。同理，当遍历到lt2的时候将lt1的引用计数减1，结果他们的值都为0，最后将不为0的对象保留，为0 的对象进行垃圾回收。

但是这样就有一个问题，假设对象A有一个对象引用C，而C没有引用A，如果将C计数引用减1，而最后A并没有被回收，显然，我们错误的将C的引用计数减1，这将导致在未来的某个时刻出现一个对C的悬空引用。这就要求我们必须在A没有被删除的情况下复原C的引用计数，如果采用这样的方案，那么维护引用计数的复杂度将成倍增加。

因此，“标签-清除”方法显得更好。

（七）标签 - 清除法

首先，他先划分出两拨，一拨叫root object(存活组)，一拨叫unreachable(死亡组)。然后，他把各个对象的引用计数复制出来，对这个副本进行引用环的摘除。摘除完毕，a和c的引用计数副本为0，b的引用计数副本为1，则将那么先把副本为非0的放到存活组（b），副本为0的打入死亡组（a, c）。那么此时若将引用计数为0的对象从内存中清除，则b在引用c的时候就会产生对c的悬空引用。为解决这种问题，python会在存活组中对每个对象都分析一遍，由于目前存活组只有b，那么他只对b分析，因为b要存活，所以b里的元素也要存活，于是在b中就发现了原a所指向的对象，于是就把他从死亡组中解救出来。至此，进过了一审和二审，最终把所有的任然在死亡组中的对象通通杀掉，而root object继续存活。b所指向的对象引用计数依然是2，原c所指向的对象的引用计数仍然是1。

作者：admin_maxin
原文：https://blog.csdn.net/admin_maxin/article/details/81632580

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