一文詳解Python垃圾回收

更新時(shí)間：2023年09月08日 08:30:54 作者：nisonGe

這篇文章主要介紹了一文詳解Python垃圾回收的相關(guān)資料,需要的朋友可以參考下

Python版本

v3.9.17

分析代碼的過(guò)程比較枯燥，可以直接跳轉(zhuǎn)到總結(jié)。

只能被其他對(duì)象引用類型

比如：longobject、floatobject

floatobject

以floatobject為例子來(lái)分析，先看看結(jié)構(gòu)定義

typedef struct {
    PyObject_HEAD
    double ob_fval;
} PyFloatObject;
// 展開PyObject_HEAD后
typedef struct {
    PyObject ob_base;
    double ob_fval;
} PyFloatObject;
typedef struct _object {
    _PyObject_HEAD_EXTRA
    Py_ssize_t ob_refcnt;
    PyTypeObject *ob_type;
} PyObject;

在PyObject中的_PyObject_HEAD_EXTRA，只有在編譯時(shí)指定--with-trace-refs才有效，這里忽略即可。

./configure --with-trace-refs

可以看到在PyObject里有一個(gè)ob_refcnt的屬性，這個(gè)就是引用計(jì)數(shù)。
當(dāng)對(duì)引用計(jì)數(shù)減為0時(shí)，就會(huì)調(diào)用各類型對(duì)應(yīng)的析構(gòu)函數(shù)。

define Py_DECREF(op) _Py_DECREF(_PyObject_CAST(op))
void _Py_Dealloc(PyObject *op)
{
    destructor dealloc = Py_TYPE(op)->tp_dealloc;
    (*dealloc)(op);
}
static inline void _Py_DECREF(PyObject *op)
{
    if (--op->ob_refcnt != 0) {
    }
    else {
        _Py_Dealloc(op);
    }
}

能引用其他對(duì)象的類型

比如listobject，dictobject...

listobject

以listobject為例子來(lái)分析，先看看結(jié)構(gòu)定義

typedef struct {
    PyObject_VAR_HEAD
    PyObject **ob_item;
    Py_ssize_t allocated;
} PyListObject;
// 展開 PyObject_VAR_HEAD
typedef struct {
    PyVarObject ob_base;
    PyObject **ob_item;
    Py_ssize_t allocated;
} PyListObject;
typedef struct {
    PyObject ob_base;
    Py_ssize_t ob_size; /* Number of items in variable part */
} PyVarObject;

可以看出，PyObject_VAR_HEAD也就比PyObject_HEAD多了一個(gè)Py_ssize_t ob_size而已，這個(gè)屬性是用來(lái)表示這個(gè)可變對(duì)象里元素?cái)?shù)量。

因?yàn)榭梢砸闷渌麑?duì)象，就有可能會(huì)出現(xiàn)環(huán)引用問(wèn)題，這種問(wèn)題如果再使用引用計(jì)數(shù)來(lái)作為GC就會(huì)出現(xiàn)問(wèn)題。

lst1 = []
lst2 = []
lst1.append(lst2)
lst2.append(lst1)

當(dāng)然這種情況可以使用弱引用，或者手動(dòng)解除環(huán)引用。這些解決方案這里不深入，現(xiàn)在主要看看python是怎樣應(yīng)對(duì)這種情況。

對(duì)于這類型的對(duì)象在申請(qǐng)內(nèi)存的時(shí)候調(diào)用的是PyObject_GC_New，而不可變類型是用PyObject_MALLOC。為了減少篇幅，刪掉了一些判斷邏輯。

typedef struct {
    // Pointer to next object in the list.
    // 0 means the object is not tracked
    uintptr_t _gc_next;
    // Pointer to previous object in the list.
    // Lowest two bits are used for flags documented later.
    uintptr_t _gc_prev;
} PyGC_Head;
#define FROM_GC(g) ((PyObject *)(((PyGC_Head *)g)+1))
static PyObject * _PyObject_GC_Alloc(int use_calloc, size_t basicsize)
{
    PyThreadState *tstate = _PyThreadState_GET();
    GCState *gcstate = &tstate->interp->gc;
    size_t size = sizeof(PyGC_Head) + basicsize;
    PyGC_Head *g;
    g = (PyGC_Head *)PyObject_Malloc(size);
    g->_gc_next = 0;
    g->_gc_prev = 0;
    gcstate->generations[0].count++; /* number of allocated GC objects */
    if (/* 判斷是否可以執(zhí)行GC */)
    {
        gcstate->collecting = 1;
        collect_generations(tstate);
        gcstate->collecting = 0;
    }
    PyObject *op = FROM_GC(g);
    return op;
}

在可變對(duì)象中，python又加上了一個(gè)PyGC_Head。通過(guò)這個(gè)PyGC_Head將listobject鏈接到gc列表中。

在分配完listobject內(nèi)存后，緊接著調(diào)用_PyObject_GC_TRACK，鏈接到gc列表中。

static inline void _PyObject_GC_TRACK_impl(const char *filename, int lineno,
                                           PyObject *op)
{
    PyGC_Head *gc = _Py_AS_GC(op);
    PyThreadState *tstate = _PyThreadState_GET();
    PyGC_Head *generation0 = tstate->interp->gc.generation0;
    PyGC_Head *last = (PyGC_Head*)(generation0->_gc_prev);
    _PyGCHead_SET_NEXT(last, gc);
    _PyGCHead_SET_PREV(gc, last);
    _PyGCHead_SET_NEXT(gc, generation0);
    generation0->_gc_prev = (uintptr_t)gc;
}

通過(guò)這里的變量名，可以猜測(cè)使用到了分代垃圾回收。

分代回收

python手動(dòng)執(zhí)行垃圾回收一般調(diào)用gc.collect(generation=2)函數(shù)。

#define NUM_GENERATIONS 3
#define GC_COLLECT_METHODDEF    \
    {"collect", (PyCFunction)(void(*)(void))gc_collect, METH_FASTCALL|METH_KEYWORDS, gc_collect__doc__},
static PyObject *
gc_collect(PyObject *module, PyObject *const *args, Py_ssize_t nargs, PyObject *kwnames)
{
    PyObject *return_value = NULL;
    int generation = NUM_GENERATIONS - 1;
    Py_ssize_t _return_value;
    _return_value = gc_collect_impl(module, generation);
    if ((_return_value == -1) && PyErr_Occurred()) {
        goto exit;
    }
    return_value = PyLong_FromSsize_t(_return_value);
exit:
    return return_value;
}

具體執(zhí)行在gc_collect_impl函數(shù)中，接著往下

static Py_ssize_t gc_collect_impl(PyObject *module, int generation)
{
    PyThreadState *tstate = _PyThreadState_GET();
    GCState *gcstate = &tstate->interp->gc;
    Py_ssize_t n;
    if (gcstate->collecting) {
        /* already collecting, don't do anything */
        n = 0;
    }
    else {
        gcstate->collecting = 1;
        n = collect_with_callback(tstate, generation);
        gcstate->collecting = 0;
    }
    return n;
}

可以看到，如果已經(jīng)在執(zhí)行GC，則直接返回。接著看collect_with_callback

static Py_ssize_t
collect_with_callback(PyThreadState *tstate, int generation)
{
    assert(!_PyErr_Occurred(tstate));
    Py_ssize_t result, collected, uncollectable;
    invoke_gc_callback(tstate, "start", generation, 0, 0);
    result = collect(tstate, generation, &collected, &uncollectable, 0);
    invoke_gc_callback(tstate, "stop", generation, collected, uncollectable);
    assert(!_PyErr_Occurred(tstate));
    return result;
}

其中invoke_gc_callback是調(diào)用通過(guò)gc.callbacks注冊(cè)的回調(diào)函數(shù)，這里我們忽略，重點(diǎn)分析collect函數(shù)。

collect函數(shù)簽名
這段代碼很長(zhǎng)，我們拆分開來(lái)分析，這里會(huì)去除掉一些DEBUG相關(guān)的邏輯。

static Py_ssize_t collect(PyThreadState *tstate, int generation,Py_ssize_t *n_collected, Py_ssize_t *n_uncollectable, int nofail);

將新生代的對(duì)象合并到指定代的對(duì)象列表中。

/* merge younger generations with one we are currently collecting */
for (i = 0; i < generation; i++) {
    gc_list_merge(GEN_HEAD(gcstate, i), GEN_HEAD(gcstate, generation));
}

比如調(diào)用gc.collect(2)，就表示啟動(dòng)全部的垃圾回收。這里就會(huì)將第0、1代的對(duì)象合并到第2代上。合并之后第0、1代上就空了，全部可GC的對(duì)象都在第2代上。

推斷不可達(dá)對(duì)象

/* handy references */
young = GEN_HEAD(gcstate, generation);
if (generation < NUM_GENERATIONS-1)
    old = GEN_HEAD(gcstate, generation+1);
else
    old = young;
validate_list(old, collecting_clear_unreachable_clear);
deduce_unreachable(young, &unreachable);

這里的young指針指向第2代的鏈表頭，validate_list做校驗(yàn)，這里忽略，重點(diǎn)在deduce_unreachable函數(shù)中。

static inline void
deduce_unreachable(PyGC_Head *base, PyGC_Head *unreachable) {
    validate_list(base, collecting_clear_unreachable_clear);
    update_refs(base);  // gc_prev is used for gc_refs
    subtract_refs(base);
    gc_list_init(unreachable);
    move_unreachable(base, unreachable);  // gc_prev is pointer again
    validate_list(base, collecting_clear_unreachable_clear);
    validate_list(unreachable, collecting_set_unreachable_set);
}

首先調(diào)用update_refs更新引用計(jì)數(shù)

static inline void
gc_reset_refs(PyGC_Head *g, Py_ssize_t refs)
{
    g->_gc_prev = (g->_gc_prev & _PyGC_PREV_MASK_FINALIZED)
        | PREV_MASK_COLLECTING
        | ((uintptr_t)(refs) << _PyGC_PREV_SHIFT);
}
static void
update_refs(PyGC_Head *containers)
{
    PyGC_Head *gc = GC_NEXT(containers);
    for (; gc != containers; gc = GC_NEXT(gc)) {
        gc_reset_refs(gc, Py_REFCNT(FROM_GC(gc)));
        _PyObject_ASSERT(FROM_GC(gc), gc_get_refs(gc) != 0);
    }
}

這里的邏輯就是遍歷所有對(duì)象，然后賦值_gc_prev，設(shè)置為收集中的標(biāo)識(shí)PREV_MASK_COLLECTING，然后將引用計(jì)數(shù)賦值給_gc_prev 。最后_gc_prev的內(nèi)容如下。

更新完_gc_prev后，就開始調(diào)用subtrace_refs，遍歷對(duì)象中的元素，判斷元素是否也是可GC對(duì)象并且有收集中標(biāo)記，如果是則減去該對(duì)象的計(jì)數(shù)。注意這里減去的是_gc_prev中的計(jì)數(shù)，而不是真正的計(jì)數(shù)ob_refcnt。

static int
visit_decref(PyObject *op, void *parent)
{
    _PyObject_ASSERT(_PyObject_CAST(parent), !_PyObject_IsFreed(op));
    if (_PyObject_IS_GC(op)) {
        PyGC_Head *gc = AS_GC(op);
        /* We're only interested in gc_refs for objects in the
         * generation being collected, which can be recognized
         * because only they have positive gc_refs.
         */
        if (gc_is_collecting(gc)) {
            gc_decref(gc);
        }
    }
    return 0;
}
static void
subtract_refs(PyGC_Head *containers)
{
    traverseproc traverse;
    PyGC_Head *gc = GC_NEXT(containers);
    for (; gc != containers; gc = GC_NEXT(gc)) {
        PyObject *op = FROM_GC(gc);
        traverse = Py_TYPE(op)->tp_traverse;
        (void) traverse(FROM_GC(gc),
                       (visitproc)visit_decref,
                       op);
    }
}

更新計(jì)數(shù)值之后，就開始收集不可達(dá)對(duì)象，將對(duì)象移入到不可達(dá)列表中。unreachable。

/* A traversal callback for move_unreachable. */
static int
visit_reachable(PyObject *op, PyGC_Head *reachable)
{
    if (!_PyObject_IS_GC(op)) {
        return 0;
    }
    PyGC_Head *gc = AS_GC(op);
    const Py_ssize_t gc_refs = gc_get_refs(gc);
    if (! gc_is_collecting(gc)) {
        return 0;
    }
    assert(gc->_gc_next != 0);
    if (gc->_gc_next & NEXT_MASK_UNREACHABLE) {
        PyGC_Head *prev = GC_PREV(gc);
        PyGC_Head *next = (PyGC_Head*)(gc->_gc_next & ~NEXT_MASK_UNREACHABLE);
        _PyObject_ASSERT(FROM_GC(prev),
                         prev->_gc_next & NEXT_MASK_UNREACHABLE);
        _PyObject_ASSERT(FROM_GC(next),
                         next->_gc_next & NEXT_MASK_UNREACHABLE);
        prev->_gc_next = gc->_gc_next;  // copy NEXT_MASK_UNREACHABLE
        _PyGCHead_SET_PREV(next, prev);
        gc_list_append(gc, reachable);
        gc_set_refs(gc, 1);
    }
    else if (gc_refs == 0) {
        gc_set_refs(gc, 1);
    }
    else {
        _PyObject_ASSERT_WITH_MSG(op, gc_refs > 0, "refcount is too small");
    }
    return 0;
}
static void
move_unreachable(PyGC_Head *young, PyGC_Head *unreachable)
{
    PyGC_Head *prev = young;
    PyGC_Head *gc = GC_NEXT(young);
    while (gc != young) {
        if (gc_get_refs(gc)) {
            PyObject *op = FROM_GC(gc);
            traverseproc traverse = Py_TYPE(op)->tp_traverse;
            _PyObject_ASSERT_WITH_MSG(op, gc_get_refs(gc) > 0,
                                      "refcount is too small");
            (void) traverse(op,
                    (visitproc)visit_reachable,
                    (void *)young);
            _PyGCHead_SET_PREV(gc, prev);
            gc_clear_collecting(gc);
            prev = gc;
        }
        else {
            prev->_gc_next = gc->_gc_next;
            PyGC_Head *last = GC_PREV(unreachable);
            last->_gc_next = (NEXT_MASK_UNREACHABLE | (uintptr_t)gc);
            _PyGCHead_SET_PREV(gc, last);
            gc->_gc_next = (NEXT_MASK_UNREACHABLE | (uintptr_t)unreachable);
            unreachable->_gc_prev = (uintptr_t)gc;
        }
        gc = (PyGC_Head*)prev->_gc_next;
    }
    // young->_gc_prev must be last element remained in the list.
    young->_gc_prev = (uintptr_t)prev;
    // don't let the pollution of the list head's next pointer leak
    unreachable->_gc_next &= ~NEXT_MASK_UNREACHABLE;
}

這段代碼的邏輯是，遍歷收集代中的所有對(duì)象，判斷對(duì)象的計(jì)數(shù)值是否為0
如果等于0，則從收集代中移除，加入不可達(dá)列表中，然后打上不可達(dá)標(biāo)記。
如果不等于0，則遍歷對(duì)象的所有元素，如果元素已經(jīng)被打上不可達(dá)標(biāo)記，則把該元素從不可達(dá)列表中移除，重新加入收集代列表中，并且將計(jì)數(shù)值設(shè)置為1。這是因?yàn)楦笇?duì)象可以被訪問(wèn)，那么子對(duì)象一定可以被訪問(wèn)。

把定義了__del__的對(duì)象從不可達(dá)對(duì)象中移除

static int
has_legacy_finalizer(PyObject *op)
{
    return Py_TYPE(op)->tp_del != NULL;
}
static void
move_legacy_finalizers(PyGC_Head *unreachable, PyGC_Head *finalizers)
{
    PyGC_Head *gc, *next;
    assert((unreachable->_gc_next & NEXT_MASK_UNREACHABLE) == 0);
    for (gc = GC_NEXT(unreachable); gc != unreachable; gc = next) {
        PyObject *op = FROM_GC(gc);
        _PyObject_ASSERT(op, gc->_gc_next & NEXT_MASK_UNREACHABLE);
        gc->_gc_next &= ~NEXT_MASK_UNREACHABLE;
        next = (PyGC_Head*)gc->_gc_next;
        if (has_legacy_finalizer(op)) {
            gc_clear_collecting(gc);
            gc_list_move(gc, finalizers);
        }
    }
}

這里的邏輯就比較簡(jiǎn)單，判斷是否定義了__del__函數(shù)，如果有，則從不可達(dá)列表中刪除，加入finalizers列表，并且清除收集中標(biāo)記。

/* A traversal callback for move_legacy_finalizer_reachable. */
static int
visit_move(PyObject *op, PyGC_Head *tolist)
{
    if (_PyObject_IS_GC(op)) {
        PyGC_Head *gc = AS_GC(op);
        if (gc_is_collecting(gc)) {
            gc_list_move(gc, tolist);
            gc_clear_collecting(gc);
        }
    }
    return 0;
}
/* Move objects that are reachable from finalizers, from the unreachable set
 * into finalizers set.
 */
static void
move_legacy_finalizer_reachable(PyGC_Head *finalizers)
{
    traverseproc traverse;
    PyGC_Head *gc = GC_NEXT(finalizers);
    for (; gc != finalizers; gc = GC_NEXT(gc)) {
        /* Note that the finalizers list may grow during this. */
        traverse = Py_TYPE(FROM_GC(gc))->tp_traverse;
        (void) traverse(FROM_GC(gc),
                        (visitproc)visit_move,
                        (void *)finalizers);
    }
}

然后再遍歷finalizers列表中的所有對(duì)象，判斷對(duì)象的每個(gè)元素是否也是可GC對(duì)象，并且也有收集中標(biāo)記，如果滿足條件，則從不可達(dá)列表中刪除，加入finalizers列表，并且清除收集中標(biāo)記。

遍歷不可達(dá)對(duì)象列表，處理弱引用。
遍歷不可達(dá)對(duì)象列表，為每個(gè)對(duì)象調(diào)用tp_finalize函數(shù)，如果沒有則跳過(guò)。

static void
finalize_garbage(PyThreadState *tstate, PyGC_Head *collectable)
{
    destructor finalize;
    PyGC_Head seen;
    gc_list_init(&seen);
    while (!gc_list_is_empty(collectable)) {
        PyGC_Head *gc = GC_NEXT(collectable);
        PyObject *op = FROM_GC(gc);
        gc_list_move(gc, &seen);
        if (!_PyGCHead_FINALIZED(gc) &&
                (finalize = Py_TYPE(op)->tp_finalize) != NULL) {
            _PyGCHead_SET_FINALIZED(gc);
            Py_INCREF(op);
            finalize(op);
            assert(!_PyErr_Occurred(tstate));
            Py_DECREF(op);
        }
    }
    gc_list_merge(&seen, collectable);
}

處理復(fù)活的對(duì)象

static inline void
handle_resurrected_objects(PyGC_Head *unreachable, PyGC_Head* still_unreachable,
                           PyGC_Head *old_generation)
{
    // Remove the PREV_MASK_COLLECTING from unreachable
    // to prepare it for a new call to 'deduce_unreachable'
    gc_list_clear_collecting(unreachable);
    // After the call to deduce_unreachable, the 'still_unreachable' set will
    // have the PREV_MARK_COLLECTING set, but the objects are going to be
    // removed so we can skip the expense of clearing the flag.
    PyGC_Head* resurrected = unreachable;
    deduce_unreachable(resurrected, still_unreachable);
    clear_unreachable_mask(still_unreachable);
    // Move the resurrected objects to the old generation for future collection.
    gc_list_merge(resurrected, old_generation);
}

這里主要是上一步會(huì)調(diào)用tp_finalize函數(shù)，有可能會(huì)把一些對(duì)象復(fù)活，所以需要重新收集一次不可達(dá)對(duì)象，然后將復(fù)活的對(duì)象移入老年代中。

刪除不可達(dá)對(duì)象

static void
delete_garbage(PyThreadState *tstate, GCState *gcstate,
               PyGC_Head *collectable, PyGC_Head *old)
{
    assert(!_PyErr_Occurred(tstate));
    while (!gc_list_is_empty(collectable)) {
        PyGC_Head *gc = GC_NEXT(collectable);
        PyObject *op = FROM_GC(gc);
        _PyObject_ASSERT_WITH_MSG(op, Py_REFCNT(op) > 0,
                                  "refcount is too small");
        if (gcstate->debug & DEBUG_SAVEALL) {
            assert(gcstate->garbage != NULL);
            if (PyList_Append(gcstate->garbage, op) < 0) {
                _PyErr_Clear(tstate);
            }
        }
        else {
            inquiry clear;
            if ((clear = Py_TYPE(op)->tp_clear) != NULL) {
                Py_INCREF(op);
                (void) clear(op);
                if (_PyErr_Occurred(tstate)) {
                    _PyErr_WriteUnraisableMsg("in tp_clear of",
                                              (PyObject*)Py_TYPE(op));
                }
                Py_DECREF(op);
            }
        }
        if (GC_NEXT(collectable) == gc) {
            /* object is still alive, move it, it may die later */
            gc_clear_collecting(gc);
            gc_list_move(gc, old);
        }
    }
}

其中的邏輯也簡(jiǎn)單，遍歷最終不可達(dá)列表，然后調(diào)用每個(gè)對(duì)象的tp_clear函數(shù)。調(diào)用后，如果對(duì)象可以被釋放，則也會(huì)從GC列表中移除。所以在后面有一個(gè)判斷if (GC_NEXT(collectable) == gc)，也就是該對(duì)象還沒有被移除，這種情況則清除該對(duì)象的收集中標(biāo)記，然后移入老年代中。

將finalizers列表中的對(duì)象移入老年代中

static void
handle_legacy_finalizers(PyThreadState *tstate,
                         GCState *gcstate,
                         PyGC_Head *finalizers, PyGC_Head *old)
{
    assert(!_PyErr_Occurred(tstate));
    assert(gcstate->garbage != NULL);
    PyGC_Head *gc = GC_NEXT(finalizers);
    for (; gc != finalizers; gc = GC_NEXT(gc)) {
        PyObject *op = FROM_GC(gc);
        if ((gcstate->debug & DEBUG_SAVEALL) || has_legacy_finalizer(op)) {
            if (PyList_Append(gcstate->garbage, op) < 0) {
                _PyErr_Clear(tstate);
                break;
            }
        }
    }
    gc_list_merge(finalizers, old);
}

所以說(shuō)，定義了__del__的對(duì)象，有可能出現(xiàn)無(wú)法回收的情況。需要仔細(xì)編碼。

總結(jié)

python的垃圾回收主要用到了

引用計(jì)數(shù)
標(biāo)記清除
分代回收

其中分代回收步驟為

將年輕代的對(duì)象移動(dòng)到指定回收代的列表后。
遍歷回收代列表，將對(duì)象設(shè)置為收集中PREV_MASK_COLLECTING標(biāo)記，然后將引用計(jì)數(shù)復(fù)制一份到_gc_prev中
然后遍歷每個(gè)對(duì)象中的每個(gè)元素，如果這個(gè)元素也是可GC對(duì)象，并且也有收集中標(biāo)記，則將_gc_prev中的計(jì)數(shù)值減1
再遍歷回收代列表，判斷_gc_prev計(jì)數(shù)值是否為0，
如果為0，則標(biāo)記為不可達(dá)，然后移動(dòng)到不可達(dá)列表中。

如果不為0，則遍歷該對(duì)象的元素，如果該元素已經(jīng)標(biāo)記為清除，就把該元素移動(dòng)到原回收代列表中。（也就是父對(duì)象仍然可達(dá)，則子對(duì)象也可達(dá)）。然后清除該對(duì)象的收集中標(biāo)記。
遍歷不可達(dá)列表，清除不可達(dá)標(biāo)記，判斷是否定義了__del__函數(shù)，如果有，則將清除收集中標(biāo)記，并移入finalizers列表中。
遍歷finalizers列表的每個(gè)對(duì)象，判斷對(duì)象中的元素是否是可GC對(duì)象，并且有收集中標(biāo)記，將該元素清除收集中標(biāo)記，移入finalizers列表中。
遍歷不可達(dá)列表，處理弱引用
遍歷不可達(dá)列表的每個(gè)對(duì)象，調(diào)用對(duì)象的tp_finalize函數(shù)，如果沒有則跳過(guò)。
遍歷不可達(dá)列表，將復(fù)活對(duì)象移到老年代列表中，其他對(duì)象移動(dòng)到仍然不可達(dá)列表final_unreachable
最后遍歷 final_unreachable 列表，為每個(gè)對(duì)象調(diào)用tp_clear函數(shù)
如果真的可以刪除，則把自己從對(duì)應(yīng)GC列表中摘除

如果還不能刪除，則清除對(duì)象的收集中標(biāo)記，對(duì)象重新加入老年代中。
將finalizers列表中的每個(gè)對(duì)象重新加入老年代列表中。

例子

說(shuō)到這里好像還沒有具體分析環(huán)引用的情況

import sys
import gc
def a():
    lst1 = []
    lst2 = []
    lst1.append(lst2)
    lst2.append(lst1)
    print("lst1 refcnt: {}".format(sys.getrefcount(lst1)))
    print("lst2 refcnt: {}".format(sys.getrefcount(lst2)))
before_collect_cnt = gc.collect(2)
a()
after_collect_cnt = gc.collect(2)
print("before({}), after({})".format(before_collect_cnt, after_collect_cnt))

在筆者的電腦上輸出

hejs@ubuntu:~$ python main.py
lst1 refcnt: 3
lst2 refcnt: 3
before(0), after(2)

可以看到，在執(zhí)行a函數(shù)時(shí)，lst1和lst2的引用計(jì)數(shù)為2（因?yàn)閟ys.getrefcount也會(huì)引用一次，所以輸出的值是真實(shí)計(jì)數(shù)+1）。
當(dāng)a函數(shù)調(diào)用結(jié)束后，由于函數(shù)內(nèi)的lst1、lst2變量解除了引用，所以此時(shí)兩個(gè)列表的計(jì)數(shù)值就為1了。出現(xiàn)環(huán)引用，無(wú)法釋放。
這個(gè)時(shí)候就輪到標(biāo)記清楚和分代回收解決了。

首先會(huì)將第0、1代的元素移到第2代上。因?yàn)間c.collect(2)
然后遍歷第2代列表，為每個(gè)對(duì)象設(shè)置收集中標(biāo)記，將對(duì)象的真實(shí)計(jì)數(shù)復(fù)制到_gc_prev中。
再遍歷第2代列表，判斷對(duì)象的子元素是否也是可GC對(duì)象、也有收集中標(biāo)記，如果有則將該元素計(jì)數(shù)值減1。
此時(shí) lst1、lst2的_gc_prev計(jì)數(shù)值都為0
然后將_gc_prev計(jì)數(shù)值為0的對(duì)象移入不可達(dá)列表中。
因?yàn)閘istobject沒有__del__函數(shù)，也沒有tp_finalize函數(shù)，所以直接到第10步，調(diào)用tp_clear函數(shù)。

static int _list_clear(PyListObject *a)
{
    Py_ssize_t i;
    PyObject **item = a->ob_item;
    if (item != NULL) {
        i = Py_SIZE(a);
        Py_SET_SIZE(a, 0);
        a->ob_item = NULL;
        a->allocated = 0;
        while (--i >= 0) {
            Py_XDECREF(item[i]);
        }
        PyMem_FREE(item);
    }
    /* Never fails; the return value can be ignored.
       Note that there is no guarantee that the list is actually empty
       at this point, because XDECREF may have populated it again! */
    return 0;
}

也就是會(huì)為每個(gè)元素的引用計(jì)數(shù)減1。從之前分析可知，當(dāng)計(jì)數(shù)減為0時(shí)，會(huì)調(diào)用對(duì)象的tp_dealloc函數(shù)，再看看listobject的tp_dealloc實(shí)現(xiàn)。

static void
list_dealloc(PyListObject *op)
{
    Py_ssize_t i;
    PyObject_GC_UnTrack(op);
    Py_TRASHCAN_BEGIN(op, list_dealloc)
    if (op->ob_item != NULL) {
        i = Py_SIZE(op);
        while (--i >= 0) {
            Py_XDECREF(op->ob_item[i]);
        }
        PyMem_FREE(op->ob_item);
    }
    if (numfree < PyList_MAXFREELIST && PyList_CheckExact(op))
        free_list[numfree++] = op;
    else
        Py_TYPE(op)->tp_free((PyObject *)op);
    Py_TRASHCAN_END
}

首先會(huì)調(diào)用PyObject_GC_UnTrack，就是將該對(duì)象從GC鏈表中摘除。然后再遍歷子元素，將子元素的計(jì)數(shù)減1。計(jì)數(shù)減為0時(shí)，又會(huì)調(diào)用對(duì)象的tp_dealloc函數(shù)。

此番調(diào)用下來(lái)，lst1和lst2的計(jì)數(shù)都會(huì)被減為0，都會(huì)從GC鏈表中摘除，并且都能釋放。解除了環(huán)引用。

到此這篇關(guān)于一文詳解Python垃圾回收的文章就介紹到這了,更多相關(guān)Python垃圾回收內(nèi)容請(qǐng)搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章希望大家以后多多支持腳本之家！

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