python的内存管理机制

Posted 2021-03-15 代码改变世界！

一、python是一个什么样类型的语言

　　1、python是一种动态解释性强类型定义的高级、通用性编程语言。

　　　　解释型：执行的时候，才一条一条的解释成机器语言给计算机来执行。如：python、js、ruby、PHP等

　　　　编译型：把源程序的每一条语句都编译成机器语言,并保存成二进制文件,这样运行时计算机可以直接以机器语言来运行此程序，速度快。如：C、C++、go等

　　　　动态语言：动态类型的语言编程时，永远也不用给任何变量指定数据类型，该语言会在你第一次赋值给变量时，在内部将数据类型记录下来

　　　　静态语言：与动态类型语言刚好相反，它的数据类型是在编译其间检查的，也就是说在写程序时要声明所有变量的数据类型

　　　　强类型定义语言：一旦一个变量被指定了某个数据类型，如果不经过强制转换，那么它就永远是这个数据类型

　　　　弱类型定义语言：数据类型可以被忽略的语言。它与强类型定义语言相反, 一个变量可以赋不同数据类型的值

二、python的内存管理机制

　　　python的内存管理机制：引用计数、垃圾回收、内存池机制

　　1、变量与对象

　　　　

　　　　

　　　　1、变量：通过变量指针引用对象

 

　　　　　　　　变量指针：指向具体对象的内存空间，取对象的值。

 

　　　　2、对象，类型已知，每个对象都包含一个头部信息（头部信息：类型标识符和引用计数器）

 

　　　　　　　　注意：变量名没有类型，类型属于对象（因为变量引用对象，所以类型随对象），变量引用什么类型的对象，变量就是什么类型的。

　　　　　　　a、容器对象

　　　　　　　　　　Python的一个容器对象(比如：表、词典等)，可以包含多个对象。

　　　　　　　　　　　　

 

　　　　　　　　　　容器对象：容器对象中包含的并不是元素对象本身，是指向各个元素对象的引用。　　　　　　　　　

　　　　　　　　　　　　1、Python3.6缓存了整数(-5~256)和短字符串，因此每个对象在内存中只存有一份，引用所指对象就是相同的，即使使用赋值语句，也只是创造新的引用，而不是对象本身；

　　　　　　　　　　　　2、Python没有缓存长字符串、列表及其他对象，可以有多个相同的对象，可以使用赋值语句创建出新的对象。

　　2、引用计数

　　　a、普通引用

　　　　

　　　　注意：当使用某个引用作为参数，传递给getrefcount()时，参数实际上创建了一个临时的引用。因此，getrefcount()所得到的结果，会比期望的多1。

　　　　b、容器对象

　　　　　　

　　　　c、引用计数增加

　　　　　  1、对象被创建

　　　　      2、另外的别人被创建

　　　　　　3、作为容器对象的一个元素

　　　　d、引用计数减少

　　　　　　1、对象的别名被显式的销毁

　　　　　　2、对象的一个别名被赋值给其他对象

　　　　　　3、对象从一个窗口对象中移除，或，窗口对象本身被销毁

　　　　　　4、一个本地引用离开了它的作用域，比如上面的foo(x)函数结束时，x指向的对象引用减1。

　　　3、垃圾回收　　　　　

　　　　从基本原理上，当Python的某个对象的引用计数降为0时，说明没有任何引用指向该对象，该对象就成为要被

　　　　回收的垃圾了。比如某个新建对象，它被分配给某个引用，对象的引用计数变为1。如果引用被删除，对象的引

　　　　用计数为0，那么该对象就可以被垃圾回收。比如下面的表:

1. 1. 　　a = [1, 2, 3]
   2. del a

　　　　del a后，已经没有任何引用指向之前建立的[1, 2, 3]这个表。用户不可能通过任何方式接触或者动用这个对象。

　　　　这个对象如果继续待在内存里，就成了不健康的脂肪。当垃圾回收启动时，Python扫描到这个引用计数为0的对象，

　　　　就将它所占据的内存清空。

　　　　然而，减肥是个昂贵而费力的事情。垃圾回收时，Python不能进行其它的任务。频繁的垃圾回收将大大降低Python的

　　　　工作效率。如果内存中的对象不多，就没有必要总启动垃圾回收。所以，Python只会在特定条件下，自动启动垃圾回收。

　　　　当Python运行时，会记录其中分配对象(object allocation)和取消分配对象(object deallocation)的次数。当两者的差值高于

　　　　某个阈值时，垃圾回收才会启动。

　　　　我们可以通过gc模块的get_threshold()方法，查看该阈值:

1. 1. 　　import gc
   2. 　　print(gc.get_threshold())

　　　　返回(700, 10, 10)，后面的两个10是与分代回收相关的阈值，后面可以看到。700即是垃圾回收启动的阈值。可以

　　　　通过gc中的set_threshold()方法重新设置。

　　　　我们也可以手动启动垃圾回收，即使用gc.collect()。

　　　　分代回收

　　　　　　Python同时采用了分代(generation)回收的策略。这一策略的基本假设是，存活时间越久的对象，越不可能在

　　　　后面的程序中变成垃圾。我们的程序往往会产生大量的对象，许多对象很快产生和消失，但也有一些对象长期被使用。

　　　　出于信任和效率，对于这样一些“长寿”对象，我们相信它们的用处，所以减少在垃圾回收中扫描它们的频率。

 

　　　　Python将所有的对象分为0，1，2三代。所有的新建对象都是0代对象。当某一代对象经历过垃圾回收，依然存活，那么它就

　　　　被归入下一代对象。垃圾回收启动时，一定会扫描所有的0代对象。如果0代经过一定次数垃圾回收，那么就启动对0代和1代的

　　　　扫描清理。当1代也经历了一定次数的垃圾回收后，那么会启动对0，1，2，即对所有对象进行扫描。

　　　　这两个次数即上面get_threshold()返回的(700, 10, 10)返回的两个10。也就是说，每10次0代垃圾回收，会配合1次1代的垃圾

　　　　回收；而每10次1代的垃圾回收，才会有1次的2代垃圾回收。

　　　　同样可以用set_threshold()来调整，比如对2代对象进行更频繁的扫描。

1. 　　import gc
2. 　　gc.set_threshold(700, 10, 5)

　　　

　　　　4、内存池机制

　　　　　　Python中有分为大内存和小内存：（256K为界限分大小内存）

　　　　1、大内存使用malloc进行分配

　　　　2、小内存使用内存池进行分配

　　　　3、Python的内存池(金字塔)

　　　　　　第3层：最上层，用户对Python对象的直接操作

　　　　　　第1层和第2层：内存池，有Python的接口函数PyMem_Malloc实现-----若请求分配的内存在1~256字节之间就

　　　　　　使用内存池管理系统进行分配，调用malloc函数分配内存，但是每次只会分配一块大小为256K的大块内存，不会

　　　　　　调用free函数释放内存，将该内存块留在内存池中以便下次使用。

　　　　　　第0层：大内存-----若请求分配的内存大于256K，malloc函数分配内存，free函数释放内存。

　　　　　　第-1，-2层：操作系统进行操作

　　　　　　

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