一、引用計數

Python 垃圾回收以引用計數為主，分代回收為輔。引用計數法的原理是每個對象維護一個ob_refcnt，用來記錄對象被引用的次數，也就是用來追蹤有多少個引用指向了對象，當發生以下四種情況的時候，對象的引用計數+1：

對象被創建，比如：a = 14 對象被引用，比如： b = a 對象被作為參數，傳給函數，比如：func(a) 對象作為容器中的一個元素，比如：List = {a, ”a” , ”b”, 2}

與上述情況相對應，當發生以下四種情況時，對象的引用計數-1：

對象的別名被顯式銷毀，比如：del a對象的別名被賦予新的對象，比如：a = 26對象離開它的作用域，比如 func() 執行完畢時，函數里面的所有局部變量的引用計數都會減 1將元素從容器中刪除，或者容器被銷毀當對象的引用計數為 0 時，它將被 Python 虛擬機回收。

在 Python 中一切皆對象，它們的核心是 Py_Object 結構體，所有 Python 對象的頭部都包含該結構：

// object.h#define PyObject_HEAD _PyObject_HEAD_EXTRA Py_ssize_t ob_refcnt; struct _typeobject *ob_type;​typedef struct _object { PyObject_HEAD} PyObject;

比如 int 類型的定義如下：

// intobj.htypedef struct { PyObject_HEAD long ob_ival;} PyIntObject;

簡而言之，PyObject 是每個對象必有的內容，其中 ob_refcnt 是對象的引用計數。對象有新的引用時，它的 ob_refcnt 會增加；當對象的引用被刪除時，ob_refcnt 會減少。當引用計數為 0 時，對象的生命周期就結束了。

// object.h#define Py_INCREF(op) ( _Py_INC_REFTOTAL _Py_REF_DEBUG_COMMA ((PyObject*)(op))->ob_refcnt++)​#define Py_DECREF(op) do { if (_Py_DEC_REFTOTAL _Py_REF_DEBUG_COMMA --((PyObject*)(op))->ob_refcnt != 0) _Py_CHECK_REFCNT(op) else _Py_Dealloc((PyObject *)(op)); } while (0)

引用計數有很明顯的優點：

高效 運行期沒有停頓，即實時性：對象一旦沒有引用，將直接被釋放。實時性還帶來一個好處是：處理回收內存的時間分攤到了平時 對象有確定的生命周期 易于實現

原始的引用計數法也有明顯的缺點：

維護引用計數消耗資源，維護引用計數的次數和引用賦值成正比 無法解決循環引用的問題

比如：

list1 = []list2 = []list1.append(list2)list2.append(list1)

為了解決這兩個致命弱點，Python 又引入了以下兩種 GC 機制。

二、標記-清除

『標記-清除（Mark-Sweep）』算法是一種基于追蹤回收（tracing GC）技術實現的垃圾回收算法。它分為兩個階段：第一階段是標記階段，GC 會給所有『活動對象』打上標記；第二階段是回收沒有標記的『非活動對象』。那么 GC 如何判斷哪些是活動對象、哪些是非活動對象呢？

對象之間通過引用（指針）連在一起，構成一個有向圖。對象是有向圖的頂點，引用關系是有向圖的弧。從根對象（root object）出發，遍歷有向圖，將可達的（reachable）對象標記為活動對象，不可達的對象就是要被清除的非活動對象。根對象是全局變量、調用棧、寄存器。

在上圖中，把小黑圈視為全局變量，也就是把它作為 root object，從小黑圈出發，對象 1 可直達，那么它將被標記，對象 2、3 可間接到達，也會被標記，而 4 和 5 不可達，因此 1、2、3 是活動對象，4 和 5 是非活動對象，會被 GC 回收。

標記清除算法作為 Python 的輔助垃圾回收技術，主要用于處理容器對象，比如 list、dict、tuple、instance 等，因為字符串、數值等原子類型的對象不可能造成循環引用問題。Python 使用雙向鏈表將容器對象組織起來。不過這種簡單粗暴的標記清除算法也有明顯的缺點：清除非活動對象前，必須順序掃描整個堆內存，哪怕只剩下小部分非活動對象，也要掃描所有對象。

三，分代回收

分代回收是一種以空間換時間的操作方式，Python 將內存根據對象的存活時間劃分為不同的集合，每個集合稱為一個代，Python 將內存分為了 3 代，分別為年輕代（第 0 代）、中年代（第 1 代）、老年代（第 2 代），它們對應是 3 個鏈表，垃圾回收頻率隨著對象存活時間的增大而減小。新創建的對象都會被分配到年輕代，當年輕代鏈表的節點總數達到上限時，Python 垃圾收集機制就會被觸發，把可以被回收的對象回收掉，而不能被回收的對象會被移到中年代去，依此類推，老年代中的對象是存活時間最久的對象，甚至存活于整個系統的生命周期內。分代回收建立在標記清除的基礎之上，分代回收同樣作為 Python 處理容器對象的輔助垃圾回收技術。

以上就是python中的GC機制的詳細內容，更多關于python GC的資料請關注好吧啦網其它相關文章！