python垃圾回收算法之分代回收

发布网友 发布时间：2024-10-04 00:17

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热心网友 时间：2024-10-07 05:32

分代回收是java垃圾回收的核心算法。该算法是基于这样的一个统计事实：对于程序，存在一定比例的内存块的生存周期比较短，而剩下的内存块，生存周期会比较长，甚至从程序开始持续到程序结束。生存期较短的对象大致能占到80%-90%。

因此，可以认为对象存在时间越长，越不可能是垃圾，应该越少取进行收集。

这样在执行标记-清除算法时可以有效减少遍历的对象数目，从而提高垃圾回收的效率，是一种以空间来换取时间的策略。

python将所有对象分为0，1，2三代。

所有新建对象都是0代。

当某一代对象经历过垃圾回收，依然存活，就会被归入下一代对象。

每个代都由一个gc_generation结构体来进行维护。结构体中有三个变量。

head字段：可收集对象链表头部，代中的对象通过该链表维护。

threshold字段：仅当count超过本阈值时，python垃圾回收操作才会扫描本代对象。

count字段：计数器，不同代统计项目不一样。

每个gc_generation结构体链表头节点head字段都指向自己，也就是说每个可收集对象链表一开始都是空的。计数器字段count字段都被初始化为0，而threshold字段则有各自的策略。

初始化完成后，3个代对应的gc_generation数组大致如下:

python调用PyObject_GC_Alloc为需要跟踪的对象分配内存时，该函数将初生代count计数器加1，随后对象将接入初生代对象链表。当python调用PyObject_GC_Del释放垃圾对象内存时，该函数将初生代count计数器减1。PyObject_GC_Alloc自增count后如果超过阈值700，将调用collect_generations执行一次垃圾回收(GC)。

collect_generations函数从老生代开始，逐个遍历每个生代，找出需要执行回收操作的最老生代。随后调用collect_with_callback函数开始回收该生代,而该函数最终调用collect函数。

collect函数处理某个生代时，先将比他们年轻的生代计数器count重置为0，然后将他们的对象链表移除，与自己的拼接在一起后执行GCs算法，最后将下一个生代计数器加1。

总结起来有以下八点

（1）系统每新增 701 个需要 GC 的对象，Python 就执行一次 GC 操作

（2）一个对象创建后，随着时间推移将被逐步移入老生代，回收频率逐渐降低

（3）每执行 11 次新生代 GC ，触发一次中生代 GC

（4）每执行 11 次中生代 GC ，触发一次老生代 GC (老生代 GC 还受其他策略影响，频率更低)

（5）每次 GC 操作需要处理的生代可能是不同的，由 count 和 threshold 共同决定

（6）某个生代需要执行 GC ( count>hreshold )，在它前面的所有年轻生代也同时执行 GC

（7）对多个代执行 GC，Python 将它们的对象链表拼接在一起，一次性处理

（8）GC 执行完毕后，count 清零，而后一个生代 count 加 1