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  • day04垃圾回收机制

    丶垃圾回收机制

      1丶什么是垃圾回收机制

        垃圾回收机制(简称GC)是Python解释器自带一种机,专门用来回收不可用的变量值所占用的内存空间

      2丶为什么要有垃圾回收机制

        程序运行过程中会申请大量的内存空间,而对于一些无用的内存空间如果不及时清理的话会导致内存使用殆尽(内存溢出),导致程序崩溃

      3丶如何使用垃圾回收机制

        python的垃圾回收机制主要运用了‘引用计数’来跟踪垃圾的回收,当引用计数为0时垃圾回收机制就会自动启动回收垃圾。在这基础上又存在标记清除和分代回收

      3.1丶引用计数

        引用计数就是:变量值被变量名关联的次数      如:a = 1   变量值1被关联了一个变量名a,称之为引用计数为1

        引用计数增加
          x = 10 # 10的引用计数为1
          y = x # 把x的内存地址给了y,此时想,y都关联了10,所以10的引用计数为2

        引用计数减少
          del y # 解除变量名y与值10的绑定关系,10的引用计数变为1
          x = 12345 #10的引用计数变为0 无法被使用应该被回收

      3.2丶标记清除

        为什么要有标记清除:引用计数机制存在着一个致命的弱点,即循环引用(也称交叉引用)

                  循环引用会导致:值不再被任何名字关联,但是值的引用计数并不会为0,应该被回收但不能被回收

        如下所示:

            >>> l1=['xxx'] # 列表1被引用一次,列表1的引用计数变为1
            >>> l2=['yyy'] # 列表2被引用一次,列表2的引用计数变为1
            >>> 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
            # l1与l2之间有相互引用
            # l1 = ['xxx'的内存地址,列表2的内存地址]
            # l2 = ['yyy'的内存地址,列表1的内存地址] 
            >>> del l1 # 列表1的引用计数减1,列表1的引用计数变为1 
            >>> del l2 # 列表2的引用计数减1,列表2的引用计数变为1

            此时,只剩下列表1与列表2之间的相互引用,两个列表的引用计数均不为0,但两个列表不再被任何其他对象关联,没有任何人可以再引用到它们,所以它俩占用内存空间应该被回收。

            但由于相互引用的存在,每一个对象的引用计数都不为0,因此这些对象所占用的内存永远不会被释放。

        如何使用标记清除:

            在使用标记清除前我们要知道一点关于变量的存储,内存中有两块区域:堆区与栈区,在定义变量时,变量名与值内存地址的关联关系存放于栈区,变量值存放于堆区。

            内存管理回收的则是堆区的内容,详解如下图,

             变量在内存中的储存

            标记/清除算法的做法是当应用程序可用的内存空间被耗尽的时,就会停止整个程序,然后进行两项工作,第一项则是标记,第二项则是清除

            标记:遍历栈区中的所有对象,将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:清除的过程将遍历堆中所有的对象,将没有标记的对象全部清除掉。

            在这基础上有又一个自接引用和间接引用

              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进一步引用到的内存地址

              直接和间接

              当我们同时删除l1与l2时,会清理到栈区中l1与l2的内容

              

              此时发现栈区内不再有l1与l2,(只剩下堆区内二者的相互引用),列表1与列表2都没有被标记为存活,二者会被清理掉。

              当l1存在,l2不存在时,l1可以直接引用到堆区内的['xxx',['yyy']],而这个变量值中又间接引用了['yyy'],这就导致两个变量都可以被访问到,标记为存活,不会被清除

              l2存在,l1不存在时也是相同的情况

              ps:我个人的理解方法是先找直接引用,从直接引用开始去找间接引用,只要是能被串成一条线的都是存活的,都不会被清除。

      3.3丶分代回收

        分代回收的核心思想是:在历经多次扫描的情况下,都没有被回收的变量,gc机制就会认为,该变量是常用变量,gc对其扫描的频率会降低,具体实现原理如下:

        什么是分代回收:分代指的是根据存活时间来为变量划分不同等级(也就是不同的代)   回收是回收依然是使用引用计数作为回收的依据

        为什么要有分代回收:分代回收可以起到提升垃圾回收效率

        如何使用分代回收:新定义的变量,放到新生代这个等级中,假设每隔1分钟扫描新生代一次,如果发现变量依然被引用,那么该对象的权重(权重本质就是个整数)加一,当变量的权重大于某

                 个设定得值(假设为3),会将它移动到更高一级的青春代,青春代的gc扫描的频率低于新生代(扫描时间间隔更长),假设5分钟扫描青春代一次,这样每次gc需要扫描的变

                 量的总个数就变少了,节省了扫描的总时间,接下来,青春代中的对象,也会以同样的方式被移动到老年代中。也就是等级(代)越高,被垃圾回收机制扫描的频率越低

     

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