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Python如何进行内存管理

Python的内存管理,一般从以下三个方面来说:

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1)对象的引用计数机制(四增五减)

2)垃圾回收机制(手动自动,分代回收)

3)内存池机制(大m小p)

1)对象的引用计数机制

要保持追踪内存中的对象,Python使用了引用计数这一简单的技术。sys.getrefcount(a)可以查看a对象的引用计数,但是比正常计数大1,因为调用函数的时候传入a,这会让a的引用计数+1

2)垃圾回收机制

吃太多,总会变胖,Python也是这样。当Python中的对象越来越多,它们将占据越来越大的内存。不过你不用太担心Python的体形,它会在适当的时候“减肥”,启动垃圾回收(garbage

collection),将没用的对象清除

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。

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。

3)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

python中的内存管理机制都有两套实现,一套是针对小对象,就是大小小于256K时,pymalloc会在内存池中申请内存空间;当大于256K时,则会直接执行系统的malloc的行为来申请内存空间。

python内存管理机制

由于python中万物皆对象,所以python的存储问题是对象的存储问题。实际上,对于每个对象,python会分配一块内存空间去存储它。

那么python是如何进行内存分配,如何进行内存管理,又是如何释放内存的呢?

总结起来有一下几个方面:引用计数,垃圾回收,内存池机制

python内部使用引用计数,来保持追踪内存中的对象,Python内部记录了对象有多少个引用,即引用计数

1、对象被创建 a= 'abc'

2、对象被引用 b =a

3、对象被其他的对象引用 li = [1,2,a]

4、对象被作为参数传递给函数:foo(x)

1、变量被删除 del a 或者 del b

2、变量引用了其他对象 b = c 或者 a = c

3、变量离开了所在的作用域(函数调用结束) 比如上面的foo(x)函数结束时,x指向的对象引用减1。

4、在其他的引用对象中被删除(移除) li.remove(a)

5、窗口对象本身被销毁:del li,或者窗口对象本身离开了作用域。

即对象p中的属性引用d,而对象d中属性同时来引用p,从而造成仅仅删除p和d对象,也无法释放其内存空间,因为他们依然在被引用。深入解释就是,循环引用后,p和d被引用个数为2,删除p和d对象后,两者被引用个数变为1,并不是0,而python只有在检查到一个对象的被引用个数为0时,才会自动释放其内存,所以这里无法释放p和d的内存空间

垃圾回收机制: ① 引用计数 , ②标记清除 , ③分带回收

引用计数也是一种垃圾收集机制, 而且也是一种最直观, 最简单的垃圾收集技术.当python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.(如果出现循环引用的话, 引用计数机制就不再起作用了)

优点:简单实时性,缺点:维护引用计数消耗资源,且无法解决循环引用。

如果两个对象的引用计数都为 1 , 但是仅仅存在他们之间的循环引用,那么这两个对象都是需要被回收的, 也就是说 它们的引用计数虽然表现为非 0 , 但实际上有效的引用计数为 0 ,.所以先将循环引用摘掉, 就会得出这两个对象的有效计数.

标记清除算法也有明显的缺点:清除非活动的对象前它必须顺序扫描整个堆内存,哪怕只剩下小部分活动对象也要扫描所有对象。

为了提高效率,有很多对象,清理了很多次他依然存在,可以认为,这样的对象不需要经常回收,可以把它分到不同的集合,每个集合回收的时间间隔不同。简单的说这就是python的分代回收。

具体来说,python中的垃圾分为1,2,3代,在1代里的对象每次回收都会去清理,当清理后有引用的对象依然存在,此时他会进入2代集合,同理2代集合清理的时候存在的对象会进入3代集合。

每个集合的清理时间如何分配:会先清理1代垃圾,当清理10次一代垃圾后会清理一次2代垃圾,当清理10次2代垃圾后会清理3代垃圾。

在Python中,许多时候申请的内存都是小块的内存,这些小块内存在申请后,很快又会被释放,当创建大量消耗小内存的对象时,频繁调用new/malloc会导致大量的内存碎片,致使效率降低。

内存池的概念就是预先在内存中申请一定数量的,大小相等的内存块留作备用,当有新的内存需求时,就先从内存池中分配内存给这个需求,不够了之后再申请新的内存。这样做最显著的优势就是能够减少内存碎片,提升效率。

Python中有分为大内存和小内存:(256K为界限分大小内存)

大小小于256kb时,pymalloc会在内存池中申请内存空间,当大于256kb,则会直接执行 new/malloc 的行为来申请新的内存空间

在python中 -5到256之间的数据,系统会默认给每个数字分配一个内存区域,其后有赋值时都会指向固定的已分配的内存区域

在运行py程序的时候,解释器会专门分配一块空白的内存,用来存放纯单词字符组成的字符串(数字,字母,下划线)

字符串赋值时,会先去查找要赋值的字符串是否已存在于内存区域,已存在,则指向已存在的内存,不存在,则会在大整数池中分配一块内存存放此字符串

python如何进行内存管理

Python的内存管理主要有三种机制:引用计数机制,垃圾回收机制和内存池机制。

引用计数机制

简介

python内部使用引用计数,来保持追踪内存中的对象,Python内部记录了对象有多少个引用,即引用计数,当对象被创建时就创建了一个引用计数,当对象不再需要时,这个对象的引用计数为0时,它被垃圾回收。

特性

1.当给一个对象分配一个新名称或者将一个对象放入一个容器(列表、元组或字典)时,该对象的引用计数都会增加。

2.当使用del对对象显示销毁或者引用超出作用于或者被重新赋值时,该对象的引用计数就会减少。

3.可以使用sys.getrefcount()函数来获取对象的当前引用计数。多数情况下,引用计数要比我们猜测的大的多。对于不可变数据(数字和字符串),解释器会在程序的不同部分共享内存,以便节约内存。

垃圾回收机制

特性

1.当内存中有不再使用的部分时,垃圾收集器就会把他们清理掉。它会去检查那些引用计数为0的对象,然后清除其在内存的空间。当然除了引用计数为0的会被清除,还有一种情况也会被垃圾收集器清掉:当两个对象相互引用时,他们本身其他的引用已经为0了。

2.垃圾回收机制还有一个循环垃圾回收器, 确保释放循环引用对象(a引用b, b引用a, 导致其引用计数永远不为0)。

内存池机制

简介

在Python中,许多时候申请的内存都是小块的内存,这些小块内存在申请后,很快又会被释放,由于这些内存的申请并不是为了创建对象,所以并没有对象一级的内存池机制。这就意味着Python在运行期间会大量地执行malloc和free的操作,频繁地在用户态和核心态之间进行切换,这将严重影响Python的执行效率。为了加速Python的执行效率,Python引入了一个内存池机制,用于管理对小块内存的申请和释放。

内存池概念

内存池的概念就是预先在内存中申请一定数量的,大小相等的内存块留作备用,当有新的内存需求时,就先从内存池中分配内存给这个需求,不够了之后再申请新的内存。这样做最显著的优势就是能够减少内存碎片,提升效率。内存池的实现方式有很多,性能和适用范围也不一样。

特性

1.Python提供了对内存的垃圾收集机制,但是它将不用的内存放到内存池而不是返回给操作系统。

2.Pymalloc机制。为了加速Python的执行效率,Python引入了一个内存池机制,用于管理对小块内存的申请和释放。

3.Python中所有小于256个字节的对象都使用pymalloc实现的分配器,而大的对象则使用系统的 malloc。

4.对于Python对象,如整数,浮点数和List,都有其独立的私有内存池,对象间不共享他们的内存池。也就是说如果你分配又释放了大量的整数,用于缓存这些整数的内存就不能再分配给浮点数。


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文章出自:http://www.cdkjz.cn/article/dopicep.html
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