深入Python中引用計(jì)數(shù)
在python中的垃圾回收機(jī)制主要是以引用計(jì)數(shù)為主要手段以標(biāo)記清除和隔代回收機(jī)制為輔的手段 。可以對內(nèi)存中無效數(shù)據(jù)的自動(dòng)管理!在這篇文章,帶著這個(gè)問題來一直往下看:怎么知道一個(gè)對象能不能被調(diào)用了呢?
回顧內(nèi)存地址
Python中的任何變量都有對應(yīng)的內(nèi)存引用,也就是內(nèi)存地址。
如果不是容器類型,那么直接引用和賦值,內(nèi)存地址都是不會的。
- >>> a = 1
- >>> b = 1
- >>> id(a)
- 140709385600544
- >>> id(b)
- 140709385600544
如果在內(nèi)存中創(chuàng)建了一個(gè)list對象(容器),而且對該對象進(jìn)行了引用。那么b = [1,2]和c = a有什么區(qū)別?
- >>> a = [1,2]
- >>> b = [1,2]
- >>> id(a)
- 1966828025736
- >>> id(b)
- 1966828044488
- >>> c = a
- >>> id(c)
- 1966828025736
首先在內(nèi)存1966828025736處創(chuàng)建了一個(gè)列表 [1,2],然后定義了一個(gè)名為a的變量。b = [1,2]會新開一個(gè)內(nèi)存地址,c = a直接賦值直接引用[1,2]的內(nèi)存地址。
引用計(jì)數(shù)
在一些代碼中,如果存在一些變量但是沒有用,會造成內(nèi)存空間,因此叫做垃圾,所以要回收。
引用計(jì)數(shù)也是一種最直觀,最簡單的垃圾收集技術(shù)。原理非常簡單,每一個(gè)對象都包含了兩個(gè)頭部信息,一個(gè)是類型標(biāo)志符,標(biāo)識這個(gè)對象的類型;另一個(gè)是計(jì)數(shù)器,記錄當(dāng)前指向該對象的引用數(shù)目,表示這個(gè)對象被多少個(gè)變量名所引用。
CPython 使用引用計(jì)數(shù)來管理內(nèi)存,所有 Python 腳本中創(chuàng)建的實(shí)例,都會有一個(gè)引用計(jì)數(shù),來記錄有多少個(gè)指針指向它。當(dāng)引用計(jì)數(shù)只有 0 時(shí),則會自動(dòng)釋放內(nèi)存。
在Python中通過sys.getrefcount查看引用計(jì)數(shù)的方法,
- print(sys.getrefcount())
注意調(diào)用getrefcount()函數(shù)會臨時(shí)增加一次引用計(jì)數(shù),得到的結(jié)果比預(yù)期的多一次。
比如,下面這個(gè)例子中,a 的引用計(jì)數(shù)是 3,因?yàn)橛?a、b 和作為參數(shù)傳遞的 getrefcount 這三個(gè)地方,都引用了一個(gè)空列表。
- >>> import sys
- >>> a = []
- >>> b = a
- >>> print(sys.getrefcount(a))
- 3
我們通過一些例子來看下,可以使python對象的引用計(jì)數(shù)增加或減少的場景。
- import sys
- a = []
- # 兩次引用,一次來自 a,一次來自 getrefcount
- print(sys.getrefcount(a))
- def func(a):
- # 四次引用,a,python 的函數(shù)調(diào)用棧,函數(shù)參數(shù),和 getrefcount
- print(sys.getrefcount(a))
- func(a)
- # 兩次引用,一次來自 a,一次來自 getrefcount,函數(shù) func 調(diào)用已經(jīng)不存在
- print(sys.getrefcount(a))
- ########## 輸出 ##########
- 2
- 4
- 2
引用計(jì)數(shù)是用來記錄對象被引用的次數(shù),每當(dāng)對象被創(chuàng)建或者被引用時(shí)將該對象的引用次數(shù)加一,當(dāng)對象的引用被銷毀時(shí)該對象的引用次數(shù)減一,當(dāng)對象的引用次數(shù)減到零時(shí)說明程序中已經(jīng)沒有任何對象持有該對象的引用,換言之就是在以后的程序運(yùn)行中不會再次使用到該對象了,那么其所占用的空間也就可以被釋放了了。
計(jì)數(shù)增加和減少
下面引用計(jì)數(shù)增加的場景:
- 對象被創(chuàng)建并賦值給某個(gè)變量,比如:a = 'ABC'
- 變量間的相互引用(相當(dāng)于變量指向了同一個(gè)對象),比如:b=a
- 變量作為參數(shù)傳到函數(shù)中。比如:ref_method(a),
- 將對象放到某個(gè)容器對象中(列表、元組、字典)。比如:c = [1, a, 'abc']
引用計(jì)數(shù)減少的場景:
- 當(dāng)一個(gè)變量離開了作用域,比如:函數(shù)執(zhí)行完成時(shí),執(zhí)行方法前后的引用計(jì)數(shù)保持不變,這就是因?yàn)榉椒▓?zhí)行完后,對象的引用計(jì)數(shù)也會減少,如果在方法內(nèi)打印,則能看到引用計(jì)數(shù)增加的效果。
- 對象的引用變量被銷毀時(shí),比如del a或者del b。注意如果del a,再去獲取a的引用計(jì)數(shù)會直接報(bào)錯(cuò)。
- 對象被從容器對象中移除,比如:c.remove(a)
- 直接將整個(gè)容器銷毀,比如:del c
- 對象的引用被賦值給其他對象,相當(dāng)于變量不指向之前的對象,而是指向了一個(gè)新的對象,這種情況,引用計(jì)數(shù)肯定會發(fā)生改變。(排除兩個(gè)對象默認(rèn)引用計(jì)一致的場景)。
- import sys
- def ref_method(str):
- print(sys.getrefcount(str))
- print("我調(diào)用了{(lán)}".format(str))
- print('方法執(zhí)行完了')
- def ref_count():
- # 引用計(jì)數(shù)增加的場景
- print('測試引用計(jì)數(shù)增加')
- a = 'A'
- print(sys.getrefcount(a))
- b = a
- print(sys.getrefcount(a))
- ref_method(a)
- print(sys.getrefcount(a))
- c = [1, a, 'abc']
- print(sys.getrefcount(a))
- # 引用計(jì)數(shù)減少的場景
- print('測試引用計(jì)數(shù)減少')
- del b
- print(sys.getrefcount(a))
- c.remove(a)
- print(sys.getrefcount(a))
- del c
- print(sys.getrefcount(a))
- a = 783
- print(sys.getrefcount(a))
- if __name__ == '__main__':
- ref_count()
- ########## 輸出 ##########
- 測試引用計(jì)數(shù)增加
- 78 #77+1 77在函數(shù)中是隨機(jī)的
- 79
- 81
- 我調(diào)用了A
- 方法執(zhí)行完了
- 79
- 80
- 測試引用計(jì)數(shù)減少
- 79
- 78
- 78
- 4
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