垃圾回收机制

Python的GC模块

主要运用了“引用计数”（reference counting）来跟踪和回收垃圾。

在引用计数的基础上，还可以通过“标记-清除”（mark and sweep）解决容器对象可能产生的循环引用的问题。

通过“分代回收”（generation collection）以空间换取时间来进一步提高垃圾回收的效率。

（1）引用计数

当一个对象的引用被创建或者复制时，对象的引用计数加1；

当一个对象的引用被销毁时，对象的引用计数减1；

当对象的引用计数减少为0时，就意味着对象已经没有被任何人使用了，可以将其所占用的内存释放了。

优点：

实时性：一旦没有引用，内存就直接释放了。不用像其他机制等到特定时机。实时性还带来一个好处：处理回收内存的时间分摊到了平时。

缺点：

执行效率低：维护引用计数消耗资源

循环引用：循环引用可以使一组对象的引用计数不为0，然而这些对象实际上并没有被任何外部对象所引用，它们之间只是相互引用。这意味着不会再有人使用这组对象，应该回收这组对象所占用的内存空间，然后由于相互引用的存在，每一个对象的引用计数都不为0，因此这些对象所占用的内存永远不会被释放。

（2）标记-清除

容器对象（比如：list，set，dict，class，instance）都可能产生循环引用。

不改动真实的引用计数，而是将集合中对象的引用计数复制一份副本，改动该对象引用的副本。对于副本做任何的改动，都不会影响到对象生命走起的维护。

这个计数副本的唯一作用是寻找root object集合（不能被回收的）。

寻找到root object集合之后，首先将内存链表一分为二，一条链表中维护root object集合，成为root链表，而另外一条链表中维护剩下的对象，成为unreachable链表。

现在的unreachable可能存在被root链表中的对象，直接或间接引用的对象，这些对象是不能被回收的，一旦在标记的过程中，发现这样的对象，就将其从unreachable链表中移到root链表中；

当完成标记后，unreachable链表中剩下的所有对象就是名副其实的垃圾对象了，接下来的垃圾回收只需限制在unreachable链表中即可。

缺点：当需要回收的内存块越多时，垃圾检测带来的额外操作就越多，而垃圾回收带来的额外操作就越少

（3）分代回收

当某些内存块M经过了3次垃圾收集的清洗之后还存活时，我们就将内存块M划到一个集合A中去，而新分配的内存都划分到集合B中去。

当垃圾收集开始工作时，大多数情况都只对集合B进行垃圾回收，然后才对集合A进进行，这就垃圾收集机制需要处理的内存少了，效率自然就提高了。

在这个过程中，集合B中的某些内存块由于存活时间长而会被转移到集合A中，当然，集合A中实际上也存在一些垃圾，这些垃圾的回收会因为这种分代的机制而被延迟。