Python垃圾回收机制

首先Python的垃圾回收机制和Java略有不同：

• python采用引用计数为主，标记-清除（Mark-Sweep）和分代清除为辅的机制，其中标记-清除和分代回收主要是为了处理循环引用的难题。
• java中已经弃用了引用计数，采用可达性分析来收集垃圾，使用结合复制（Copying）算法（新生代）和标记-整理（Mark-Compact）算法（老年代）的分代回收来回收垃圾。

本博文主要分析总结Python的垃圾回收机制，所以这里就不细说java垃圾回收机制了，详情可参见我另一篇博文：Java垃圾回收机制

引用计数算法

• 思想：python中一切皆为对象，对象的核心就是一个结构体PyObject，里面包含引用计数器ob_refcnt，当对象增加一个引用时，ob_refcnt+1；当引用它的对象被删除时，ob_refcnt-1；当引用计数ob_refcnt==0时，对象的生命结束。
• 优点：
  
  • 简单
  • 实时性：当某个对象的引用计数为0时，内存马上就会被回收；不像其他需要等待特定的时机来进行垃圾回收。这样也带来了另一个好处：垃圾回收的时间也分摊到了平时。
• 缺点：
  
  • 维护引用计数，消耗资源
  • 致命的缺陷： 循环引用

    #循环引用的例子    list1 = []    list2 = []    list1.append(list2) #list1引用list2    list2.append(list1) #list2引用list1

list1和list2除了对方，没有其他的引用，实际上，它们需要被回收，但是这种情况下采用引用计数机制，引用计数不为0，故不会被回收。面对这种循环引用，引用计数机制束手无策，故后面加入了面向循环引用的标记-清除和分代收集机制。

标记-清除算法

• 思想：
  
  • 面向会出现循环引用的数据类型，eg：list、dict、class等，而int、String等不是
  • 从root object（一般指全局引用或函数栈上的引用）出发，通过引用可以链接到的为可达对象，放入根节点链表；不能链接到的为不可达unreacherable对象，放入不可达节点链表，上面这个过程称为垃圾收集，后面垃圾回收是对不可达链表进行回收。
• 寻找Root objects（根节点）：
  
  • 使用计数器副本，去除循环引用环后，引用计数不为0的节点就是根节点

分代回收算法（以空间换时间）

• 基于“对象存活的时间越长，越可能不是垃圾，应该越少进行垃圾收集”的思想。
• 对象等级共分为0、1、2三代，每代对应一个链表，每代有一个代表各代最多允许的对象数量：threshold（默认情况下，generation 0 超过700，或generation 1、generation2超过10，会触发垃圾回收机制）
• 所有的新建对象都是0代，当一个对象经历过垃圾回收，依然存活，就会被归入下一代对象
• generation 0触发，会将generation 0 、1、2依次链接起来再清理
• generation 1触发，会将generation 1、 2依次链接起来再清理
• generation 2触发，只会清理自己

什么时候会触发垃圾回收？

1. 显式调用gc.collect()
2. 上面说到的三代的计数器阈值threshold达到上限的时候
3. 退出程序的时候

特殊情况，gc模块不能处理：

• gc模块唯一处理不了的是循环引用的类带有_del_方法，所以项目中要避免定义_del_方法，如果一定要使用该方法，同时导致了循环引用，需要代码显式调用gc.garbage里面的对象的_del_来打破僵局