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python语言开发垃圾回收机制原理教程

开发者 https://www.devze.com 2022-12-04 10:12 出处:网络 作者: FikL-09-19
目录一.什么是垃圾回收机制二.为什么要有垃圾回收机制三.垃圾回收机制的原理1.引用计数直接引用间接引用2.栈区 / 堆区3.总结四.标记清除1.循环引用问题(也叫交叉引用)2.循环引用导致的结果3.解决方法 : 清除-标记五.
目录
  • 一.什么是垃圾回收机制
  • 二.为什么要有垃圾回收机制
  • 三.垃圾回收机制的原理
    • 1.引用计数
      • 直接引用
      • 间接引用
    • 2.栈区 / 堆区
      • 3.总结
      • 四.标记清除
        • 1.循环引用问题(也叫交叉引用)
          • 2.循环引用导致的结果
            • 3.解决方法 : 清除-标记
            • 五.分代回收
              • 1.效率问题
                • 2.解决方法 : 分代回收
                  • 分代
                  • 回收
                  • 总结

              一.什么是垃圾回收机制

              垃圾回收机制(简称GC), 解释器自带的一种机制

              它是一种动态存储管理技术,自动释放不再被程序引用的对象所占用的内存空间

              二.为什么要有垃圾回收机制

              程序的运行过程中会申请大量的内存空间

              对于一些无用的空间如果不及时清理的话会导致内存溢出(不够用),程序就会崩溃

              管理内存是非常复杂的事情,垃圾回收机制就把程序员从复杂的内存管理中解放出啦

              三.垃圾回收机制的原理

              1.引用计数

              引用计数就是变量名与变量值的关联次数, 以此来跟踪和回收垃圾

              直接引用

              通过变量名直接引用

              xwww.cppcns.com = 18  #18被引用了一次,计数为1
              y = x   #18被引用加1次,计数为2
              z = y   #18被引用加1次,计数为3
              print(id(x))  #140725488808736
              print(id(y))  #140725488808736
              print(id(z))  #140725488808736

              间接引用

              容器对其的引用都是间接

              x = 18                 #18被引用一次,计数为1
              li = [1,2,x]           #通过列表引用,计数加1,为2
              dic = {'age': x}       #通过字典引用, 计数编程客栈加1,为3
              print(id(x))           #140725486514976
              print(id(li[2]))       #140725486514976 列表引用,计数4
              print(id(dic['age']))  #140725486514976 字典引用,计数5
              

              2.栈区 / 堆区

              栈区 : 存放的是变量名与变量值的内存地址映射关系

              堆区 : 存放的是值真正的位置

              python语言开发垃圾回收机制原理教程

              3.总结

              直接引用指的是从栈区出发直接引用到的内存地址

              间接引用指的是从栈区出发引用到堆区后,再通过进一步引用才能到达的内存地址

              四.标记清除

              1.循环引用问题(也叫交叉引用)

              #我们先定义列表
              l1=[0]  # 列表1被引用一次,列表1EcubjY的引用计数变为1   
              l2EcubjY=[1]  # 列表2被引用一次,列表2的引用计数变为1   
              
              #将列表加入另一个列表
              l1.append(l2)  # 把列表2追加到l1中作为第二个元素,列表2的引用计数变为2
              l2.append(l1)  # 把列表1追加到l2中作为第二个元素,列表1的引用计数变为2
              
              #解除比变量名"l1"和"l2"与值的对应关系
              del l1
              del l2
              

              2.循环引用导致的结果

              值不再被任何名字关联,但是值的引用计数并不会为0

              应该被回收但又不能被回收

              3.解决方法 : 清除-标记

              容器对象的的引用都有可能产生循环引用, 而清除-标记就是为解决这个问题的

              当应用程序可用空间被耗尽时, 清除-标记会停止整个程序, 然后先标记, 再清除

              • 标记

                但凡是可以从栈区出发,找到对应堆区内容的(直接或间接引用)就标记存活,非存活则清除

                具体点:标记的过程其实就是,遍历所有的"GC Roots"对象(栈区中的所有内容或者线程编程客栈都可以作为"GC Roots"对象)

                然后将所有"GC Roots"的对象可以直接或间接访问到的对象标记为存活的对象,其余的均为非存活对象,应该被清除

              • 清除

                遍历堆中的对象,将没有标记存活的对象都清理掉

              五.分代回收

              1.效率问题

              基于引用计数的回收机制,每次回收内存,都需要把所有对象的引用计数都遍历一遍

              这是非常消耗时间的,于是引入了分代回收来提高回收效率

              分代回收采用的是用**“空间换时间”**的策略。

              2.解决方法 : 分代回收

              分代

              分代指的是根据变量的存活时间来划分他们的等级

              一个变量经常被引用,等级(权重)就会提高,权重达到设定值就会进入下一个等级

              当经过多次扫描都没有被回收,"GC机制"就会认为该变量是常量

              于是对其的扫描频率会降低

              python语言开发垃圾回收机制原理教程

              回收

              当计数降低,就容易被回收

              分代回收可以起到提升效率的效果,但也存在一定的缺点:

                     比如一个变量刚从低等级转入高等级,它就被解除了绑定关系

                     它应该被回收,但高等级扫描频率低于低等级

                     那么这个已被解除绑定关系的变量无法及时得到清理

              总结

              垃圾回收机制是在清理垃圾和释放内存的前提下

              允许一些垃圾不被释放为代价(就是等级权重高点的垃圾不会及时被清理)

              以此换取引用计数扫描频率的降低,从而提升其性能

              这是一种以空间换时间的解决方案

              以上就是python语言开发垃圾回收机制原理教程的详细内容,更多关于python语垃圾回收机制原理的资料请关注我们其它相关文章!

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