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python垃圾回收的机制过程

Python通过引用计数、标记-清除和分代回收协同管理内存。引用计数实时回收无引用对象,但无法处理循环引用;标…


Python通过引用计数、标记-清除和分代回收协同管理内存。引用计数实时回收无引用对象,但无法处理循环引用;标记-清除从根对象出发标记可达对象,清除未标记的循环引用垃圾;分代回收将对象按存活时间分为三代,优先回收短命的第0代,提升效率。开发者可借助weakref避免循环引用导致的内存泄漏。

python垃圾回收的机制过程

Python的垃圾回收机制主要通过引用计数标记-清除分代回收三种方式协同工作,来自动管理内存,释放不再使用的对象。

引用计数(Reference Counting)

这是Python最主要的垃圾回收机制。每个对象都维护一个引用计数器,记录有多少变量或容器在引用它。

当对象被创建或被引用时,计数加1;当引用被删除、重新赋值或超出时,计数减1。一旦引用计数变为0,对象立即被销毁,内存被释放。

优点:实时性高,对象一旦无引用就立刻回收。
缺点:无法处理循环引用问题。例如两个对象相互引用,即使外部不再使用它们,引用计数也不为0,导致内存泄漏。

标记-清除(Mark and Sweep)

为了解决引用计数无法回收循环引用的问题,Python引入了标记-清除机制,主要用于处理容器对象(如列表、字典、类实例等)。

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该机制会在特定时机触发,过程分为两个阶段:

  • 标记阶段:从根对象(如全局命名空间、中的变量等)出发,遍历所有可达对象并做“标记”。
  • 清除阶段:遍历垃圾回收关注的对象集合,未被标记的对象即为不可达对象,直接回收其内存。

这样就能有效识别并清理循环引用造成的垃圾对象。

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分代回收(Generational Collection)

基于一个统计观察:大多数对象生命周期很短,而长期存活的对象更可能一直存活。因此Python将对象按存活时间分为三代(0, 1, 2),新生代为第0代。

新创建的对象放在第0代。每次对某一代进行垃圾回收后仍存活的对象,会被升级到更高的一代。

垃圾回收频率:第0代最频繁,第1代次之,第2代最少。这样可以减少扫描大量长寿命对象的开销,提高效率。

触发条件由系统预设的阈值控制,例如当第0代对象数量超过700次分配减去释放的差值时,就会触发第0代回收。

基本上就这些。Python的垃圾回收是自动的,开发者一般无需干预,但理解机制有助于避免内存泄漏,比如手动打破循环引用,或使用weakref弱引用。

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作者: nijia

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