python内存管理及垃圾回收
1. 引用计数器
1.1 环状双向连表 refchain
在python程序中创建的任何对象都会放在refchain链表中，并且可以通过这个对象访问到上一个和下一个对象。
name = '张三'
age = 18
hobby = ['美女','吃饭']
内部会建立一些数据 -打包 C语言叫做结构体-> 【上一个对象、下一个对象、类型、引用个数】
name = "张三" # 创建一个对象开辟内存空间
new = name # new指向指向"张三"这块内存，不会重新分配内存，引用计数+1内部会建立一些数据 【上一个对象、下一个对象、类型、引用个数、val=18】
age = 18 # int会添加具体值内部会建立一些数据 【上一个对象、下一个对象、类型、引用个数、items=元素、元素个数】
hobby = ['美女','吃饭'] # 列表会添加元素和元素个数C语言源码
- 每个对象都有相同的值：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 。
#define PyObject_HEAD PyObject ob_base;
#define PyObject_VAR_HEAD PyVarObject ob_base;// 宏定义，包含 上一个、下一个，用于构造双向链表。(放到refchain链表中时会用到)
#define _PyObject_HEAD_EXTRA \struct _object *_ob_next; \struct _object *_ob_prev;// 结构体
typedef struct _object {_PyObject_HEAD_EXTRA // 用于构造双向链表Py_ssize_t ob_refcnt; // 引用计数器struct _typeobject *ob_type; // 数据类型
} PyObject;typedef struct {PyObject ob_base; // PyObject对象Py_ssize_t ob_size; /* Number of items in variable part，即：元素个数 */
} PyVarObject;
源码解析，包含：
- 2个结构体
- PyObject，此结构体中包含3个元素。
- _PyObject_HEAD_EXTRA，用于构造双向链表。
- ob_refcnt，引用计数器。
- *ob_type，数据类型。
- PyVarObject，次结构体中包含4个元素（ob_base中包含3个元素）
- ob_base，PyObject结构体对象，即：包含PyObject结构体中的三个元素。
- ob_size，内部元素个数。
- PyObject，此结构体中包含3个元素。
- 3个宏定义
- PyObject_HEAD，代指PyObject结构体。
- PyVarObject_HEAD，代指PyVarObject对象。
- _PyObject_HEAD_EXTRA，代指前后指针，用于构造双向队列。
1.2 不同类型封装的结构体
# float类型
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 = floatob_fval = 3.14
C源码：
typedef struct {PyObject_HEADdouble ob_fval;
} PyFloatObject;
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进行创建相关的数据，然后将对象添加到refchain双向链表中。
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，默认值为1，当有其他变量引用对象时，引用计数器就会发生变化。
-
引用
a = 999 b = a # 999 这个对象的引用计数器+1，为2 -
删除引用
a = 999 b = a del b # b变量删除，b对应的对象的引用计数器 -1 del a # a变量删除，a对应的对象的引用计数器 -1 (a、b对应同一个对象)""" 当一个对象的引用计数器为0时，意味着没有人可以使用这个对象了，这个对象就是垃圾，需要被回收 回收：1.对象从refchain链表中移除2.将对象销毁，内存归还系统"""1.5 循环引用
2. 标记清除
目的：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，链表中专门放那些可能存在循环引用的对象 (list/tuple/dict/set)。
[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-V9eqdYfm-1605967623655)(E:\07-notes\picture\57_解决循环引用图.png)]
在python内部 某种情况下 触发，会去扫描 可能存在循环引用的链表中的每一个元素，检查是否有循环引用，如果有则双方的引用计数器 -1，如果是 0 则垃圾回收。
问题：
- 什么时候扫描？
- 可能存在循环引用的链表扫描代价较大，每次扫描耗时久。
3. 分代回收
[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-K55asNPj-1605967623657)(E:\07-notes\picture\58_分待回收图
.png)]
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中创建的所有对象，每种类型的对象都有一个 ob_refcnt 的引用计数器的值，对象被引用，则计数器的值 +1，引用被删除则计数器的值 -1，最后引用计数的值为 0 时，会进行垃圾回收（对象销毁、从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会存在循环引用问题，为了解决这个问题python引入了 标记清除 ，在其内部再维护了一个链表，专门放那些可能存在循环引用的对象 (list/tuple/dict/set)， 某种情况下 触发，会去扫描 可能存在循环引用的链表中的每一个元素，检查是否有循环引用，如果有则双方的引用计数器 -1，如果是 0 则垃圾回收，
然而，又有一个新的问题产生，就是什么时候扫描？可能存在循环引用的链表扫描代价较大，每次扫描耗时久，所以又引入了 分代回收 ，将可能存在循环引用对象维护成 3 个链表，分别是 0代，1代，2代，所有可能存在循环引用的对象都存储在 0代链表，当对象个数达到700个的时候扫描一次，是垃圾则回收，不是则移代 1代，依次类推，0代扫描10次，1代扫描一次，1代扫描10次，2代扫描1次。
e=5>分代回收 ，将可能存在循环引用对象维护成 3 个链表，分别是 0代，1代，2代，所有可能存在循环引用的对象都存储在 0代链表，当对象个数达到700个的时候扫描一次，是垃圾则回收，不是则移代 1代，依次类推，0代扫描10次，1代扫描一次，1代扫描10次，2代扫描1次。
