python垃圾回收

• python垃圾回收
  • 1.引用计数器
    • 1.1环状双向链表 refchain
    • 1.2类型封装结构体
    • 1.3引用计数器
    • 1.4 循环引用问题
  • 2.标记清除
  • 3.分代回收
  • 4.小结
  • 5.python缓存
    • 5.1 池（int）
    • 5.2 free_list（float/list/tuple/dict)

基于c语言的源码底层，让你真正的了解垃圾回收机制。

• 引用计数器
• 标记清除
• 分代回收
• 缓存机制

1.引用计数器

1.1环状双向链表 refchain

在python程序中创建的任何对象都会放在链表中。

name = "xx市"
age = 20
hobby = ["唱歌","网球"]

内部会创键一些数据 [上一个对象 下一个对象 类型 引用个数]
name = "xx市"
new = name

内部会创键一些数据 [上一个对象 下一个对象 类型 引用个数 val=20]
age = 20

内部会创键一些数据 [上一个对象 下一个对象 类型 引用个数 items=元素 元素个数]
hobby = ["唱歌","网球"]

在c源码中如何体现每个对象中都有相同的值：PyObject结构体（四个值）

有多个元素组成的对象：PyObject结构体（四个值） + ob_size。

1.2类型封装结构体

data = 3.14

内部会创建：
	_ob_next = refchain中的上一个对象
	_ob_prev = refchain中的下一个对象
	ob_refcnt = 1
	ob_type = float
	ob_fval = 3.14

1.3引用计数器

v1 = 3.14
v2 = 999
v3 = (1, 2, 3)

当python程序运行时，会根据数据类型的不同找到其对应的结构体，根据结构体中的字段来进行创建相关的数据，然后将对象添加到refchain双线链表中。

在C源码中有两个关键的结构体：PyObject、PyVarObject。

每个对象中有ob_refcnt就是引用及数据，之默认为 1 ，当有其他变量引用对象时，引用计数器就会发生变化。

• 引用

  a = 999
  b = a
  del b  # b变量删除时，b对应对象的引用计数器-1
  del a  # a变量删除时，a对应对象的引用计数器-1
  
  # 当一个对象的引用计数器为 0 时，意味着没有人再使用这个对象了，这个对象就是垃圾，进行垃圾回收。
  # 回收：1.对象从refchain链表移除；2.将对象销毁。内存归还。
  

1.4 循环引用问题

2.标记清除

目的：为了解决引用计数器循环引用的不足。

实现： 在python的底层再维护一个链表，链表中专门存放那些可能存在循环引用的对象(list、tuple、dict、set)

在python内部某种情况下触发，回去扫描可能存在循环引用的链表中的每个元素检查是否有循环引用，如果有则让双方的引用计数器-1；如果是0则垃圾回收。

问题:

• 什么时候扫描？
• 可能存在循环引用的链表扫描代价大，每次扫描耗时久。

3.分代回收

将可能存在循环引用的对象维护成3个链表：

• 0代：0代中对象个数达到700个扫描一次。
• 1代：0代扫描十次，则1代扫描一次。
• 2代：1代扫描十次，则2代扫描一次。

4.小结

在python中维护了一个refchain的双向环状链表，这个链表中存储程序创建的所有对象，每种类型的对象中都有一个ob_refcnt引用计数器的值，引用个数 +1 、 -1 ，最后当引用计数器变为0时会进行垃圾回收(对象销毁、refchain中移除)。

但是，在python中对于那些可以有多个元素组成的对象可能会存在循环引用的问题，为了解决这个问题python又引入了标记清除和分代回收，在其内部维护了4个链表

• refchain
• 2代：10次
• 1代：10次
• 0代：对象满700个

在源码内部当达到各自的阈值时，就会触发扫描链表进行标记清除的动作（有循环则各自 -1 ）。

But，源码内部在上述的流程中提出了优化机制。

5.python缓存

5.1 池（int）

为了避免重复创建和销毁一些常见对象，维护池。

5.2 free_list（float/list/tuple/dict)

当一个对象的引用计数器为0时，按理说应该会收，但是内部不会直接回收，而是将对象添加到free_list链表中当缓存。以后再去创建对象时，不再从新开辟内存，而是直接使用free_list。