内存管理：垃圾回收机制
垃圾：当一个变量值被绑定的变量名的个数为0时，该变量值无法被访问到，称之为垃圾。
垃圾回收机制
垃圾回收机制（简称：GC）是Python解释器自带的一种机，专门用来回收不可用的变量值所在用的内存空间
为什么要用垃圾回收机制
程序运行过程中会申请大量的内存空间，而一些无用的数据会占用内存空间，如果内存空间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，因此管理内存是一件重要且繁琐的事，这里python解释器自带的垃圾回收机制把程序从繁杂的内存管理中解放出来。
内存之堆区、栈区
当我们定义变量时，变量名和变量值都会存储到内存中，变量名都是存放在内存的栈区，变量值都是存放在内存的堆区。
变量名存与值内存地址的关联存放在栈区
变量值存放在堆区，内存管理回收的则是堆区的内容
变量名其实存的是变量值的内存地址，变量名------>内存地址
定义了两个变量 x = 10, y = 20 详解如下图：
直接引用与间接引用
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来引用到堆区后，再通过进一步引用才能达到内存地址：
l2 = [20, 30] # 列表本身被变量名l2直接引用，包含的元素被列表间接引用
x = 10 # 值10被变量名x直接引用
l1 = [x, l2] # 列表本身被变量名l1直接引用，包含的元素被列表间接引用
垃圾回收机制原理分析
Python的GC模块主要运用了 ‘引用计数’ 来跟踪和回收垃圾。在引用计数的基础上，还通过’标记—清除‘解决容器对象可能产生的循坏引用的问题，并且通过’分代回收‘ 以空间换时间的的方式来进一步提高垃圾回收的效率
1、引用计数:
引用计数：变量值被绑定的变量的个数
当内存中的值引用计数为0，垃圾回收机制就是自动清除
当 我们执行 x = y 时，内存中的栈区 与 堆区变化如下：
引用计数增加
x = 10 #10的引用计数为1
y = x #10的引用计数为2
z = x #10的引用计数为3
如： age = 18
变量值18被关联了一个变量名age，称之引用计数1
引用计数减少
del x #解除变量名x与值10的绑定关系 10的引用计数为2
del y #10的引用计数变为1
z = 12345 #10的引用计数变为0
age=10（名字age先与值18解除关联，再与3建立了关联，变量值18的引用计数为1）
del m（del的意思是解除变量名x与变量值18的关联关系，此时，变量18的引用计数为0）
18的引用计数一旦变为0，其占用的内存地址就应该被解释器的垃圾回收机制回收
问题一 循环引用问题
# 如下我们定义了两个列表，简称列表1与列表2，变量名l1指向列表1，变量名l2指向列表2
>>> 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]
>>> l1
['xxx', ['yyy', [...]]]
>>> l2
['yyy', ['xxx', [...]]]
>>> l1[1][1][0]
'xxx'
>>> 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
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。 所以Python引入了“标记-清除” 与“分代回收”来分别解决引用计数的循环引用与效率低的问题。
2、标记清除：
当应用程序将内存撑满的时候，会自动停止，清除垃圾
容器对象（比如：list，set，dict，class，instance）都可以包含对其他对象的引用，所以都可能产生循环引用。而“标记-清除”计数就是为了解决循环引用的问题。
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
#1、标记
通俗地讲就是：
栈区相当于“根”，凡是从根出发可以访达（直接或间接引用）的，都称之为“有根之人”，有根之人当活，无根之人当死。
具体地：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。
#2、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。
在启用标记清除算法时，从栈区出发，没有任何一条直接或间接引用可以访达l1与l2，即l1与l2成了“无根之人”，于是l1与l2都没有被标记为存活，二者会被清理掉，这样就解决了循环引用带来的内存泄漏问题。
问题二 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。
3、分代回收：
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。
回收依然是使用引用计数作为回收的依据具体实现原理如下图：
虽然分代回收可以起到提升效率的效果，但也存在一定的缺点：
#例如一个变量刚刚从新生代移入青春代，该变量的绑定关系就解除了，该变量应该被回收，但青春代的扫描频率低于新生代，这就到导致了应该被回收的垃圾没有得到及时地清理。
没有十全十美的方案：
毫无疑问，如果没有分代回收，即引用计数机制一直不停地对所有变量进行全体扫描，可以更及时地清理掉垃圾占用的内存，但这种一直不停地对所有变量进行全体扫描的方式效率极低，所以我们只能将二者中和。
综上
垃圾回收机制是在清理垃圾和释放内存的大背景下，允许分代回收以极小部分垃圾不会被及时释放为代价，以此换取引用计数整体扫描频率的降低，从而提升其性能，这是一种以空间换时间的解决方案目录
注：此文来自 @知乎小猿取经