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| 1 | +# Python垃圾回收机制 |
| 2 | +**引用计数+标记清除+分代回收** |
| 3 | +## 1.通过引用计数来进行垃圾回收 |
| 4 | +Python中每个对象内部都有一个引用计数器，程序在运行过程中会实时更新“引用计数”的值，当某个对象的引用计数值为0时，这个对象的内存就会被立即释放掉。**Python 使用标记清除（mark-sweep）算法和分代回收（generational），来启用针对循环引用的自动垃圾回收。** |
| 5 | +#### 增加引用计数的情况 |
| 6 | +* 对象被创建的时候，a={} |
| 7 | +* 对象被引用的时候, b=a |
| 8 | +* 对象被作为参数传入到一个函数中func(a) |
| 9 | +* 对象作为元素存储在容器中 |
| 10 | +* 可以通过sys.getrefcount()方法查看对象的引用计数值 |
| 11 | + |
| 12 | +#### 减小引用计数的情况 |
| 13 | +* 对象别名被显示销毁 del |
| 14 | +* 对象别名被赋予新的对象 |
| 15 | +* 一个对象离开他的作用域，函数执行结束对象引用减一 |
| 16 | +* 对象所在的容器被销毁或者是从容器中删除对象 |
| 17 | + |
| 18 | +```python |
| 19 | +import sys |
| 20 | + |
| 21 | +def func(a): |
| 22 | + pass |
| 23 | + |
| 24 | +if __name__ == '__main__': |
| 25 | + a = [] # +1 |
| 26 | + b = a # +1 |
| 27 | + func(a) # 这里函数被调用的时候+1，函数执行结束引用计数-1 |
| 28 | + dict_ = {'a': a} # +1 |
| 29 | + print(sys.getrefcount(a)) # 使用getrefcount()方法本身也会+1，所以最终打印是4 |
| 30 | + |
| 31 | + b = None # -1 |
| 32 | + dict_.clear() # -1 |
| 33 | + print(sys.getrefcount(a)) # 4-1-1 = 2 |
| 34 | + del a # del只是删除对象的别名a，并不删除对象本身，引用计数-1 |
| 35 | +``` |
| 36 | + |
| 37 | +#### 引用计数的优点 |
| 38 | +* 逻辑简单，效率高 |
| 39 | +* 实时性，一旦一个对象的引用计数为0了，内存就直接释放了。（有的内存回收机制是有时间等待的） |
| 40 | + |
| 41 | +#### 引用计数的缺点 |
| 42 | +* 每个对象需要分配单独的空间统计引用计数，增加了内存负担 |
| 43 | +* 当需要释放一个大的对象时，如字典，需要对引用的所有对象进行计算，花费时间比较长 |
| 44 | +* 没办法处理循环引用的情况，必须要使用其它的垃圾回收算法对其进行补充 |
| 45 | + |
| 46 | +#### 循环引用 |
| 47 | +a和b相互引用而再没有外部引用a与b中的任何一个，它们的引用计数都为1，但是如果按照引用计数法的话，永远不为0，永远无法回收。 |
| 48 | +```python |
| 49 | +a = {'b': None} |
| 50 | +b = {'a': None} |
| 51 | +a['b'] = b |
| 52 | +b['a'] = a |
| 53 | +del a |
| 54 | +del b |
| 55 | +``` |
| 56 | + |
| 57 | +## 2.标记清除处理循环引用的情况 |
| 58 | + |
| 59 | +**只有容器才会产生循环引用的情况，如列表，字典，元组等，所以“标记清除”处理的也是容器循环引用的问题** |
| 60 | +* 标记阶段：遍历所有对象，如果是可达的，说明还有对象引用，就标记。 |
| 61 | +* 清除阶段：再次遍历所有对象，如果说没有被标记，就将其回收 |
| 62 | + |
| 63 | +对象之间的引用通过指针连接在一起，构成一个有向图，每个对象是有向图的节点，引用关系构成有向图的变，从根对象出发，沿着有向边遍历对象，可以到达的标记为活动对象，不可到达的就是要被清除的对象。根节点就是全局变量、调用栈、寄存器。 |
| 64 | + |
| 65 | +如图所示，因为执行了 del a, del b,a和b都是互相引用，没有别的外部引用指向a和b，所以从根节点遍历无法到达ab节点，因此循环引用的ab对象会被回收。 |
| 66 | + |
| 67 | + |
| 68 | + |
| 69 | +## 3.分代回收 |
| 70 | +* 循环引用对象的回收过程中，程序是暂停的，所以应该控制“标记清除”的频次，而且不可能每次“标记清除”都遍历所有的对象。 |
| 71 | +* 分代回收用空间换取时间 |
| 72 | +* Python将所有对象分为三代，刚创建的对象是第一代，经过一次垃圾回收仍然存在的对象会放入到第二代，第二代对象经过一次垃圾回收会放入到第三代 |
| 73 | +* 当垃圾回收器中新增的对象减去要删除的对象到达一定阈值时，就执行一次垃圾回收 |
| 74 | +```python |
| 75 | +import gc |
| 76 | +print(gc.get_threshold()) # (700, 10, 10) |
| 77 | +# 700：当垃圾回收器中新增的对象减去释放的对象差值大于700时，就执行一次一代回收 |
| 78 | +# 10次一代回收执行一次二代回收 |
| 79 | +# 10次二代回收执行一次三代回收 |
| 80 | +# 所以越后代的对象说明越重要，越不容易被回收 |
| 81 | +``` |
| 82 | + |
| 83 | +**在程序中，大部分(80%-90%)对象的生存周期比较短,只有少量对象生命周期比较长，甚至伴随着整个程序，所以，对象存在的时间越长，越不可能是垃圾，“标记清除”越应该减少去遍历这类对象，所以应该将这类对象放入到第二代第三代，以此来提高垃圾回收的效率。** |
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