[Python知识库]关于 Python 垃圾回收

0.引言1.引用计数器1.1.环状双向链表 refchain1.2.类型封装结构体1.3.引用计数器1.4.循环引用问题2.标记清除3.分代回收4.小结5. 缓存机制5.1.池（int、字符串）5.2.free_list（float/list/tuple/dict）

• 引用计数器

• 标记清除

• 分代回收

• 缓存机制

0.引言

最近一直对于python的垃圾回收机制有些疑惑，于是查了一些资料，看了一些大神的解析，总结了一下，供自己以后参考，避免忘记。

在b站学习了一下，这位大神 --????????凸头统治地球，【基于C语言源码剖析】python垃圾回收和内存管理???????

1.引用计数器

1.1.环状双向链表 refchain

在Python程序中创建的任何对象都会被放在refchain链表中。

name = "niuniu"
age = 18
hobby = ["篮球","美女"]

#内存会创建一些数据【上一个对象，下一个对象，类型，引用个数】
name = "niuniu"
new = name
?
#内部会创建一些数据【上一个对象，下一个对象，类型，引用个数，val=18】
age = 18
?
#内部会创建一些数据【上一个对象，下一个对象，类型，引用个数，items=元素，元素个数】
hobby = ["篮球","美女"]

在C源码中如何体现每个对象中都有的相同的值：PyObject结构体（4个值）。

有多个元素组成的对象，PyObject结构体（4个值） + ob_size。

1.2.类型封装结构体

data = 3.14

?内部会创建：
    _ob_next = refchain中的上一个对象
    _ob_prev = refchain中的下一个对象
    ob_refcnt = 1
    ob_type = float
    ob_fval = 3.14

1.3.引用计数器

v1 = 3.14
v2 = 999
v3 = (1,2,3)

当python程序运行时，会根据数据类型的不同找到其对应的结构体，根据结构体中的字段来进行创建相关的数据，然后将对象添加到refchain双线链表中。

在C源码中有两个关键的结构体：PyObject、PyVarObject。

每个对象中有ob_refcnt就是引用计数器，值默认为1，当有其他变量引用对象时，引用计数器就会变化。

• 引用

a = 99999
b = a

• 删除引用

del b # b变量删除，b对应对象引用计数器-1
del a # a变量删除，a对应对象引用计数器-1
?
# 当一个对象的引用计数器为0时，意味着没有人再使用这个对象了，这个对象就是垃圾，垃圾回收。
# 回收：1.对象从refchain链表移除，2.将对象销毁，内存归还。

1.4.循环引用问题

v1 = [11,22,33] # refchain中创建一个列表对象，由于v1=对象，所以列表对象引用计数器为1.
v2 = [44,55,66] # refchain中再创建一个列表对象，由于v2=对象，所以列表对象引用计数器为1.
v1.append(v2)   # 把v2追加到v1中，则v2对应的[44,55,66]对象引用计数器加1，最终为2.
v2.appedn(v1)   # 把v1追加到v2中，则v1对应的[11,22,33]对象引用计数器加1，最终为2.
?
del v1  # 引用计数器-1
del v2  # 引用计数器-1

2.标记清除

目的：是为了解决引用计数器循环引用的不足。

实现：在python的底层 再 维护一个链表，链表中专门放可能存在循环引用的对象（集合，元组，列表，字典）。

在python内部某种情况下触发，会去扫描 可能存在循环应用的链表中的每个元素，检查是否有循环引用，如果有则让双方的引用计数器-1；如果是0则垃圾回收。

问题：

• 什么时候扫描一次？

• 可能存在循环引用的链表扫描代价大，每次扫描耗时久。

3.分代回收

将可能存在循环引用的对象维护成3个链表；

• 0代：0代中对象个数达到700个扫描一次。

• 1代：0代扫描10次，则1代扫描一次。

• 2代：1代扫描10次，则2代扫描一次。

4.小结

在python中维护了一个refchain的双向环状链表，这个链表中存储程序创建的所有对象，每中类型的对象中都有一个ob_refcnt引用计数器的值，引用个数+1，-1，最后当引用计数器变为0时会进行垃圾回收（对象销毁，refchain中移除）。

但是，在python中对于那些可以有多个元素组成的对象可能存在循环引用的问题，为了解决这个问题python又引用了标记清除和分代回收，在其内部维护4个链表。

• refchain

• 2代

• 1代

• 0代

在源码内部当达到各自的阈值时，会触发扫描链表进行标记清除的动作（有循环引用则各自-1）。

源码内部在桑树的流程中提出优化机制--缓存机制。

5. 缓存机制

5.1.池（int、字符串）

为了避免重复创建和销毁一些常见对象，引入维护池。

# 启动解释器时，python内部帮我们创建：-5，-4，...257
v1 = 7  # 内部不会开辟内存，直接去池中获取
v2 = 9  # 内部不会开辟内存，直接去池中获取
v3 = 9  # 内部不会开辟内存，直接去池中获取
?
print(id(v2),id(v3))
?

5.2.free_list（float/list/tuple/dict）

当一个对象的引用计数器为0时，本应该回收，但内部不会直接回收，而是将对象添加到free_list链表中当缓存，以后再去创建对象时，不再重新开辟内存，而是直接使用free_list。

v1 = 3.14   # 开辟内存，内部存储结构体中定义那几个值，并存到refchain中。
del v1  # refchain中移除，将对象添加到free_list中（80个），free_list满了则销毁。
?
v9 = 999.9  # 不会重新开辟内存，去free_list中获取对象，对象内部数据初始化，再放到refchain中。

?