Python的垃圾回收梗概

If there’s no one left in the living world to remember you, you disappear from this world.

​ ——Moive Coco

REFCNT

引用计数基于一个朴素的想法，一块内存，如果没有引用指向它，就不可达，不能再被访问，因此可以被释放回收。

有什么优势？

实时性。不用等到某个特殊的时刻，内存对象一旦引用为0就销毁。相对于一些集中进行垃圾检测、并回收的方案，引用计数把内存管理的花费分摊到运行时，程序更平稳一些。

有什么劣势？

  1. 额外的时间和空间的开销。伴随内存对象的创建，都需要维护的refcnt字段，并作相应的加减判断运算。一个有意思的场景是，对一些大量快速创建并自毁的对象来说，如果其生存周期处在非实时gc方案的两次收集之间，gc根本就不曾知道这些对象存在过，没有多余的开销；但对实时的引用计数，每个对象都得管理其引用计数。Python内部为了提高内存对象创建的效率，采用了建立对象池的方案。int、str、dict、list都建立相应的对象池。
  2. 不可达的循环引用。存在循环引用的对象，即使外部已经不存在对它的引用，无法访问到，它还是会因为引用计数大于0而无法回收。这是引用计数无解的死穴，必须通过其他方法来消除。

以整型42为例：

引用何处增加？

  • 被赋值，a = 42，+1
  • 添加新引用，b = a，+1
  • 当作参数传入函数is_anwser(candidate=a)，+2(candidate一次新引用，frame的栈上一次)
  • 加入容器，answers.apend(a) ，+1

引用何处减少？

  • del语句，del a，显示切断名字a和内存对象42的引用联系
  • 出离作用域。is_answer函数调用完成后，42的引用个数会减2。实际上，大部分内存回收都因为这个
  • 从容器删除，answers.pop()

分代标记-清除

分代的标记-清除，就是用来消除循环引用问题的。

因此，先明确分代标记-清除的定位，它是引用计数方案的补充，专门用于清除存在不可达的循环引用对象。

行为上，分代标记-清除，在特定时刻被调用，首先探测不可达的循环引用对象，然后将这些对象的refcnt强行置为0，引发引用计数方案的回收动作，从而释放内存

所以核心问题，怎么探测到不可达的循环引用对象？

标记-清除

想要构成循环引用，只能是容器，list、dict、instance、tuple之类的，所以python用双向链表来组织运行过程中建立的容器对象

如下图，黑色表示实际的引用关系，黄色双向箭头表示双向链表组织。希望标记出链表末尾的不可达循环引用对象，一个做法是，遍历元素，把元素的指向的子元素的refcnt减1，形成有效计数，因为如果有效计数还大于1，说明它是存在外部引用的可达对象，即root object，那么他们的子元素也是可达对象。

kB0eLq.png

首先先做一个refcnt的备份，然后在备份上计算出有效计数

kB00YD.png

然后根据有效计数将链表分为reachable和unreachable两个链表。既然这里已经求出有效计数， 引用还大于0的，就是引用入口，最直观的做法就是从它开始dfs，设置标志，没有访问到的则是需要清理的不可达的对象。