• 内存管理机制
  • 1.垃圾回收机制GC
    • 1.1、什么是垃圾回收机制？
    • 1.2、为什么要用垃圾回收机制？
    • 1.3、GC原理
      • 1.3.1、堆区与栈区
      • 1.3.2 直接引用与间接引用
    • 引用计数
    • 分代回收
    • 标记/清除
  • 小整数池

内存管理机制

1.垃圾回收机制GC

1.1、什么是垃圾回收机制？

垃圾回收机制（简称GC）是Python解释器自带一种机，专门用来回收不可用的变量值所占用的内存空间

1.2、为什么要用垃圾回收机制？

程序运行过程中会申请大量的内存空间，而对于一些无用的内存空间如果不及时清理的话会导致内存使用殆尽（内存溢出），导致程序崩溃，因此管理内存是一件重要且繁杂的事情，而python解释器自带的垃圾回收机制把程序员从繁杂的内存管理中解放出来。

1.3、GC原理

1.3.1、堆区与栈区

在定义变量时，变量名与变量值都是需要存储的，分别对应内存中的两块区域：堆区与栈区。

1、变量名与值内存地址的关联关系存放于栈区

2、变量值存放于堆区，内存管理回收的则是堆区的内容

1.3.2 直接引用与间接引用

直接引用指的是从栈区出发直接引用到的内存地址。

间接引用指的是从栈区出发引用到堆区后，再通过进一步引用才能到达的内存地址。

l2 = [20, 30]  # 列表本身被变量名l2直接引用，包含的元素被列表间接引用
x = 10  # 值10被变量名x直接引用
l1 = [x, l2]  # 列表本身被变量名l1直接引用，包含的元素被列表间接引用

引用计数

引用计数增加

x = 18  # 值18的引用计数为1
y = x  # 值18的引用计数为2
l = [111, x]  # 值18的引用计数为3

引用计数减少

 del x  # 值18的引用计数为2
y = 100  # 值18的引用计数为1
del l[1]  # 值18的应用计数为0

引用计数机制存在着一个致命的弱点，即循环引用（也称交叉引用）

l1 = [111]
l2 = [222]
l1.append(l2)
l2.append(l1)
print(l1)  # l1 = [111的内存地址,l2的内存地址]
print(l2)  # l2 = [222的内存地址,l1的内存地址]

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，所以循环引用是致命的，这与手动进行内存管理所产生的内存泄露毫无区别。 所以Python引入了“标记-清除” 与“分代回收”来分别解决引用计数的循环引用与效率低的问题

分代回收

分代回收的核心思想是：在历经多次扫描的情况下，都没有被回收的变量，gc机制就会认为，该变量是常用变量，gc对其扫描的频率会降低

分代

指的是根据存活时间来为变量划分不同等级（也就是不同的代）

新定义的变量，放到新生代这个等级中，假设每隔1分钟扫描新生代一次，如果发现变量依然被引用，那么该对象的权重（权重本质就是个整数）加一，当变量的权重大于某个设定得值（假设为3），会将它移动到更高一级的青春代，青春代的gc扫描的频率低于新生代（扫描时间间隔更长），假设5分钟扫描青春代一次，这样每次gc需要扫描的变量的总个数就变少了，节省了扫描的总时间，接下来，青春代中的对象，也会以同样的方式被移动到老年代中。也就是等级（代）越高，被垃圾回收机制扫描的频率越低

回收：

回收依然是使用引用计数作为回收的依据

标记/清除

标记/清除算法的做法是当应用程序可用的内存空间被耗尽的时，就会停止整个程序，然后进行两项工作，第一项则是标记，第二项则是清除

1、标记
通俗地讲就是：
栈区相当于“根”，凡是从根出发可以访达（直接或间接引用）的，都称之为“有根之人”，有根之人当活，无根之人当死。

具体地：标记的过程其实就是，遍历所有的GC Roots对象(栈区中的所有内容或者线程都可以作为GC Roots对象），然后将所有GC Roots的对象可以直接或间接访问到的对象标记为存活的对象，其余的均为非存活对象，应该被清除。

2、清除
清除的过程将遍历堆中所有的对象，将没有标记的对象全部清除掉。

小整数池

整数在程序中的使用非常广泛，Python为了优化速度，使用了小整数对象池， 避免为整数频繁申请和销毁内存空间。

Python 对小整数的定义是 [-5, 256] 这些整数对象是提前建立好的，不会被垃圾回收。