面試題-python 垃圾回收機制？

前言

簡歷上寫着熟悉 python 面試官上來就問：說下python 垃圾回收機制？一盆冷水潑過來，瞬間感覺 python 不香了。
Python中，主要通過引用計數（Reference Counting）進行垃圾回收。

引用計數

在Python中每一個對象的核心就是一個結構體PyObject，它的內部有一個引用計數器（ob_refcnt）。
程序在運行的過程中會實時的更新 ob_refcnt 的值，來反映引用當前對象的名稱數量。

當對象被創建時， 就創建了一個引用計數， 當這個對象不再需要時， 也就是說， 這個對象的引用計數變為0 時， 它被垃圾回收。
但是回收不是"立即"的， 由解釋器在適當的時機，將垃圾對象占用的內存空間回收。

sys.getrefcount() 可以查看對象的引用次數，先自己先有個class 創建一個對象，此時引用次數是1，由於 sys.getrefcount() 也會引用一次，所以看到的會在引用次數基礎上+1

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import sys


class MyObject():
    def __init__(self):
        self.x = 1

a = MyObject()               # 創建一個對象
print("MyObject 引用次數：", sys.getrefcount(a))    # 查看引用次數

運行結果：MyObject 引用次數： 2

導致引用計數 +1 的情況

• 對象被創建，例如 a=23
• 對象被引用，例如 b=a
• 對象被作為參數，傳入到一個函數中，例如func(a)
• 對象作為一個元素，存儲在容器中，例如list1=[a,a]

導致引用計數-1 的情況

• 對象的別名被顯式銷毀，例如del a
• 對象的別名被賦予新的對象，例如a=24
• 一個對象離開它的作用域，例如 f 函數執行完畢時，func函數中的局部變量（全局變量不會）
• 對象所在的容器被銷毀，或從容器中刪除對象

對象銷毀

下面代碼a增加一次引用，賦值給a后，b和a都是指向同一個對象，當我們不用的時候就可以用del 銷毀對象a和b

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import sys


class MyObject():
    def __init__(self):
        self.x = 1

a = MyObject()               # 創建一個對象
print("MyObject 引用次數：", sys.getrefcount(a))    # 查看引用次數


# a增加一次引用
b = a
print("MyObject 引用次數：", sys.getrefcount(a))    # 查看引用次數

# 銷毀對象b
del b
print("MyObject 引用次數：", sys.getrefcount(a))    # 查看引用次數

# 銷毀對象a
del a

對象作為參數，傳到函數里面也會被引用一次,看下面這個案例

import sys

a = [1, 2, 3]
print(sys.getrefcount(a))  # 2次
b = a
print(sys.getrefcount(a))  # 3次
c = b
d = b
e = c
f = e
g = d
print(sys.getrefcount(a))  # 8次

輸出結果

2
3
8

a、b、c、d、e、f、g 這些變量全部指代的是同一個對象，而 sys.getrefcount() 函數並不是統計一個指針，而是要統計一個對象被引用的次數，所以最后一共會有 8 次引用。
如果我們一個個去銷毀對象，很顯然會浪費時間，於是可以用gc來垃圾回收了，gc.collect() 即可手動啟動垃圾回收

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import sys
import gc

a = [1, 2, 3]
print(sys.getrefcount(a))  # 2次
b = a
print(sys.getrefcount(a))  # 3次
c = b
d = b
e = c
f = e
g = d
print(sys.getrefcount(a))  # 8次

del a
gc.collect()  # 垃圾回收

循環引用

當a對象引用b，b對象也引用a，兩個互相引用的時候，互相引用導致它們的引用數都不為 0。
初始化的時候，會生成一個大的列表[i for i in range(100000)]，導致占用很大的內存

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import sys


class MyObject():
    def __init__(self):
        self.y = [i for i in range(1000000)]
        self.x = 1


while True:
    a = MyObject()               # 創建一個對象
    b = MyObject()
    print("MyObject 引用次數a：", sys.getrefcount(a))    # 查看引用次數
    print("MyObject 引用次數b：", sys.getrefcount(b))    # 查看引用次數
    a.x = b     # a的x屬性賦值b
    b.x = a     # b的x屬性賦值a
    # 銷毀對象a和b
    del a
    del b

運行一段時間后，可以觀察內存的變化，會一直增加不釋放

使用 gc.collect() 垃圾回收

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import sys
import gc


class MyObject():
    def __init__(self):
        self.y = [i for i in range(1000000)]
        self.x = 1


while True:
    a = MyObject()               # 創建一個對象
    b = MyObject()
    print("MyObject 引用次數a：", sys.getrefcount(a))    # 查看引用次數
    print("MyObject 引用次數b：", sys.getrefcount(b))    # 查看引用次數
    a.x = b     # a的x屬性賦值b
    b.x = a     # b的x屬性賦值a
    # 銷毀對象a和b
    del a
    del b
    gc.collect()

再次運行，內存就得到釋放了

在Python中，主要通過引用計數進行垃圾回收；通過 “標記-清除” 解決容器對象可能產生的循環引用問題；通過 “分代回收” 以空間換時間的方法提高垃圾回收效率。

參考資料http://c.biancheng.net/view/5540.html
參考資料https://www.cnblogs.com/donghe123/p/13275183.html
參考資料https://testerhome.com/topics/16556