詳解Python的垃圾回收機制方法

一.垃圾回收機制
Python中的垃圾回收是以引用數為主，分代收集為輔。引用計數的缺陷是循環引用的問題。
在Python中，如果一個物件的參考數為0，Python虛擬機器就會回收這個物件的記憶體。

#encoding=utf-8
__author__ = 'kevinlu1010@qq.com'
 
class ClassA():
  def __init__(self):
    print 'object born,id:%s'%str(hex(id(self)))
  def __del__(self):
    print 'object del,id:%s'%str(hex(id(self)))
 
def f1():
  while True:
    c1=ClassA()
    del c1

執行f1()會循環輸出這樣的結果，而且進程佔用的記憶體基本上不會變動

object born,id:0x237cf58
object del,id:0x237cf58

c1=ClassA()會建立一個對象，放在0x237cf58內存中，c1變數指向這個內存，這時候這個內存的引用計數是1
del c1後，c1變量不再指向0x237cf58內存，所以這塊內存的引用計數減一，等於0，所以就銷毀了這個對象，然後釋放記憶體。
導致引用計數+1的情況
物件被創建，例如a=23
物件被引用，例如b=a
物件被作為參數，傳入到一個函數中，例如func(a )
物件作為一個元素，儲存在容器中，例如list1=[a,a]
導致引用計數-1的情況
物件的別名被明確銷毀，例如del a
物件的別名被賦予新的對象，例如a=24
一個物件離開它的作用域，例如f函數執行完畢時，func函數中的局部變數（全域變數不會）
物件所在的容器被銷毀，或從容器中刪除物件
demo

def func(c,d):
  print 'in func function', sys.getrefcount(c) - 1
 
 
print 'init', sys.getrefcount(11) - 1
a = 11
print 'after a=11', sys.getrefcount(11) - 1
b = a
print 'after b=1', sys.getrefcount(11) - 1
func(11)
print 'after func(a)', sys.getrefcount(11) - 1
list1 = [a, 12, 14]
print 'after list1=[a,12,14]', sys.getrefcount(11) - 1
a=12
print 'after a=12', sys.getrefcount(11) - 1
del a
print 'after del a', sys.getrefcount(11) - 1
del b
print 'after del b', sys.getrefcount(11) - 1
# list1.pop(0)
# print 'after pop list1',sys.getrefcount(11)-1
del list1
print 'after del list1', sys.getrefcount(11) - 1

輸出：

init 24
after a=11 25
after b=1 26
in func function 28
after func(a) 26
after list1=[a,12,14] 27
after a=12 26
after del a 26
after del b 25
after del list1 24

問題：為什麼呼叫函數會令引用計數+2
檢視一個對象的參考計數
sys.getrefcount(a)可以查看a物件的參考計數，但是比正常計數大1，因為呼叫函數的時候傳入a，這會讓a的引用計數+1
二.循環引用導致記憶體外洩

def f2():
  while True:
    c1=ClassA()
    c2=ClassA()
    c1.t=c2
    c2.t=c1
    del c1
    del c2

執行f2()，進程佔用的記憶體會不斷增加。

object born,id:0x237cf30
object born,id:0x237cf58

創建了c1，c2後，0x237cf30（c1對應的內存，記為內存1）,0x237cf58（c2對應的內存，記為內存2）這兩塊內存的引用計數都是1，執行c1.t=c2和c2.t=c1後，這兩塊內存的引用計數變成2.
在del c1後，內存1的對象的引用計數變為1，由於不是為0，所以內存1的對像不會被銷毀，所以內存2的對象的引用數仍然是2，在del c2後，同理，內存1的對象，內存2的對象的引用數都是1。
雖然它們兩個的物件都是可以被銷毀的，但是由於循環引用，導致垃圾回收器都不會回收它們，所以就會導致記憶體洩漏。
三.垃圾回收

deff3():
  # print gc.collect()
  c1=ClassA()
  c2=ClassA()
  c1.t=c2
  c2.t=c1
  del c1
  del c2
  print gc.garbage
  print gc.collect() #显式执行垃圾回收
  print gc.garbage
  time.sleep(10)
if __name__ == '__main__':
  gc.set_debug(gc.DEBUG_LEAK) #设置gc模块的日志
  f3()

輸出：
Python

gc: uncollectable <ClassA instance at 0230E918>
gc: uncollectable <ClassA instance at 0230E940>
gc: uncollectable <dict 0230B810>
gc: uncollectable <dict 02301ED0>
object born,id:0x230e918
object born,id:0x230e940

#垃圾回收後的物件會放在gc.garbage列表裡面
gc.collect()會傳回不可達的物件數目，4等於兩個物件以及它們對應的dict
有三種情況會觸發垃圾回收：
1.呼叫gc .collect(),
2.當gc模組的計數器達到閥值的時候。
3.程式退出的時候
四.gc模組常用功能解析

Garbage Collector interface

gc模組提供一個介面給開發者設定垃圾回收的選項。上面說到，採用引用計數的方法管理記憶體的一個缺陷是循環引用，而gc模組的一個主要功能就是解決循環引用的問題。
常用函數：
gc.set_debug(flags)
設定gc的debug日誌，一般設定為gc.DEBUG_LEAK
gc.collect([generation])
明確進行垃圾回收，可以輸入參數，0代表只檢查第一代的對象，1代表檢查一，二代的對象，2代表檢查一，二，三代的對象，如果不傳參數，執行一個full collection，也就是等於傳2 。
傳回不可達（unreachable objects）物件的數目
gc.set_threshold(threshold0[, threshold1[, threshold2])
設定自動執行垃圾回收的頻率。
gc.get_count()
取得目前自動執行垃圾回收的計數器，傳回長度為3的清單
gc模組的自動垃圾回收機制
必須要import gc模組，並且is_enable() =True才會啟動自動垃圾回收。
這個機制的主要功能就是發現並處理不可達的垃圾物件。
垃圾回收=垃圾檢查+垃圾回收
在Python中，採用分代收集的方法。把物件分為三代，一開始，物件在創建的時候，放在一代中，如果在一次一代的垃圾檢查中，改對象存活下來，就會被放到二代中，同理在一次二代的在垃圾檢查中，該物件存活下來，就會被放到三代中。
gc模組裡面會有一個長度為3的列表的計數器，可以透過gc.get_count()取得。
例如(488,3,0)，其中488是指距離上一次一代垃圾檢查，Python分配記憶體的數目減去釋放記憶體的數目，注意是記憶體分配，而不是引用計數的增加。例如：

print gc.get_count() # (590, 8, 0)
a = ClassA()
print gc.get_count() # (591, 8, 0)
del a
print gc.get_count() # (590, 8, 0)

3是指距离上一次二代垃圾检查，一代垃圾检查的次数，同理，0是指距离上一次三代垃圾检查，二代垃圾检查的次数。
gc模快有一个自动垃圾回收的阀值，即通过gc.get_threshold函数获取到的长度为3的元组，例如(700,10,10)
每一次计数器的增加，gc模块就会检查增加后的计数是否达到阀值的数目，如果是，就会执行对应的代数的垃圾检查，然后重置计数器
例如，假设阀值是(700,10,10)：
当计数器从(699,3,0)增加到(700,3,0)，gc模块就会执行gc.collect(0),即检查一代对象的垃圾，并重置计数器为(0,4,0)
当计数器从(699,9,0)增加到(700,9,0)，gc模块就会执行gc.collect(1),即检查一、二代对象的垃圾，并重置计数器为(0,0,1)
当计数器从(699,9,9)增加到(700,9,9)，gc模块就会执行gc.collect(2),即检查一、二、三代对象的垃圾，并重置计数器为(0,0,0)
其他
如果循环引用中，两个对象都定义了__del__方法，gc模块不会销毁这些不可达对象，因为gc模块不知道应该先调用哪个对象的__del__方法，所以为了安全起见，gc模块会把对象放到gc.garbage中，但是不会销毁对象。
五.应用
 项目中避免循环引用
 引入gc模块，启动gc模块的自动清理循环引用的对象机制
 由于分代收集，所以把需要长期使用的变量集中管理，并尽快移到二代以后，减少GC检查时的消耗
 gc模块唯一处理不了的是循环引用的类都有__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

以上是詳解Python的垃圾回收機制方法的詳細內容。更多資訊請關注PHP中文網其他相關文章！