python中內存管理和垃圾回收機制的示例分析

小編給大家分享一下python中內存管理和垃圾回收機制的示例分析，相信大部分人都還不怎么了解，因此分享這篇文章給大家參考一下，希望大家閱讀完這篇文章后大有收獲，下面讓我們一起去了解一下吧！

 簡單來說python的內存管理機制有三種

1）引用計數

2）垃圾回收

3）內存池

接下來我們來詳細講解這三種管理機制

1，引用計數：

引用計數是一種非常高效的內存管理手段，當一個pyhton對象被引用時其引用計數增加1，當其不再被引用時引用計數減1，當引用計數等于0的時候，對象就被刪除了。

2，垃圾回收（這是一個很重要知識點）：

①  引用計數
引用計數也是一種垃圾回收機制，而且是一種最直觀，最簡單的垃圾回收技術。
在Python中每一個對象的核心就是一個結構體PyObject，它的內部有一個引用計數 ob_refcnt，當python的某個對象引用計數為0。就說明沒有任何引用指向該對象，該對象就成為要被回收的垃圾了。

舉個栗子: 當一個對象被創建出來，他的引用計數就會+1，當對象被引用的時候，計數繼續增加，當引用它的對象被刪除的時候，它的引用計數就會減少。直到變為0，此時垃圾回收機制就會把它回收。但是一旦出現循環引用，我們就得采取新的辦法了。

②  標記清除
標記清除用來解決循環引用產生的問題，循環引用只有在容器對象才會產生，比如字典，元祖，列表等。首先為了追蹤對象，需要每個容器對象維護兩個額外的指針，用來將容器對象組成一個鏈表，指針分別指向前后兩個容器對象，這樣可以將對象的循環引用摘除，就可以得出兩個對象的有效計數。

代碼實栗

QA： 為什么要搞這兩個鏈表
之所以要剖成兩個鏈表，是基于這樣的一種考慮：現在的unreachable可能存在被root鏈表中的對象，直接或間接引用的對象，這些對象是不能被回收的，一旦在標記的過程中，發現這樣的對象，就將其從unreachable鏈表中移到root鏈表中；當完成標記后，unreachable鏈表中剩下的所有對象就是名副其實的垃圾對象了，接下來的垃圾回收只需限制在unreachable鏈表中即可。
③  分代回收
了解分類回收，首先要了解一下，GC的閾值，所謂閾值就是一個臨界點的值。
隨著你的程序運行，Python解釋器保持對新創建的對象，以及因為引用計數為零而被釋放掉的對象的追蹤。從理論上說，創建==釋放數量應該是這樣子。但是如果存在循環引用的話，肯定是創建>釋放數量，當創建數與釋放數量的差值達到規定的閾值的時候，當當當當~分代回收機制就登場啦。
分代回收思想將對象分為三代（generation 0,1,2）
0代表幼年對象，
1代表青年對象，
2代表老年對象。
根據弱代假說（越年輕的對象越容易死掉，老的對象通常會存活更久。）
新生的對象被放入0代，如果該對象在第0代的一次gc垃圾回收中活了下來，那么它就被放到第1代里面（它就升級了）。如果第1代里面的對象在第1代的一次gc垃圾回收中活了下來，它就被放到第2代里面。

從上一次第0代gc后，如果分配對象的個數減去釋放對象的個數大于threshold0，那么就會對第0代中的對象進行gc垃圾回收檢查。

從上一次第1代gc后，如果第0代被gc垃圾回收的次數大于threshold1，那么就會對第1代中的對象進行gc垃圾回收檢查。

從上一次第2代gc后，如果第1代被gc垃圾回收的次數大于threshold2，那么就會對第2代中的對象進行gc垃圾回收檢查。

gc每一代垃圾回收所觸發的閾值可以自己設置。

3，內存池

1. Python的內存機制呈現金字塔形狀，-1，-2層主要有操作系統進行操作

2. 第0層是C中的malloc，free等內存分配和釋放函數進行操作

3. 第1層和第2層是內存池，有python接口函數，PyMem_Malloc函數實現，當對象小于256k的時由該層直接分配內存

4. 第3層是最上層，也就是我們對python對象的直接操作

Python在運行期間會大量地執行malloc和free的操作，頻繁地在用戶態和核心態之間進行切換，這將嚴重影響Python的執行效率。為了加速Python的執行效 率，Python引入了一個內存池機制，用于管理對小塊內存的申請和釋放。

4，調優手段

1.手動垃圾回收
2.避免循環引用（手動解循環引用和使用弱引用）
3.調高垃圾回收閾值

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