python之MRO和垃圾回收机制

时间：2022-03-30 15:36:55

一、MOR

1、C3算法简介

为了解决原来基于深度优先搜索算法不满足本地优先级，和单调性的问题。

python2.3版本之后不管是新式类还是经典类，查找继承顺序都采用C3算法

2、算法原理

C3算法的本质就是Merge， 不断地把mro()函数返回的队列进行Merge，规则如下：

(0)

    首先把要查找的类的所有父类的mro找出来，再把所有父类的mro和所有父类进行归并算法

(1)

    如果第一个序列的第一个元素，是后续序列的第一个元素，或者在后续序列中没有再次出现，则将这个元素合并到最终的方法解析顺序序列中，

    并从当前操作的全部序列中删除。

(2)

    如果不符合，则跳过此元素，查找下一个列表的第一个元素，重复1的判断规则。

3、示例

class A(object): pass

class B(A): pass

class C(A): pass

class D(B): pass

class E(C): pass

class F(D,E): pass

# F的mro顺序：

# 第一步 找出F所有的父类的MRO

# D  [DBAO]

# E  [ECAO]

# 第二步 把所有父类的MRO 以及 所有的父类做归并算法

# [DBAO] [ECAO] [DE]

# F + merge([DBAO] [ECAO] [DE])

# 取第一个序列的第一个元素D，它是后续序列[DE]的第一个元素，那么D是最终序列的第一个元素

# 把D从全部序列中删除

# FD + merge([BAO] [ECAO] [E])

# B在后续序列中没有再次出现，那么B是最终序列的第二个元素

# 把B从全部序列中删除

# FDB + merge([AO] [ECAO] [E])

# A在后续序列中出现了，跳过A，查找下一个列表的第一个元素E，E是后续序列的第一个元素，取E

# FDBE + merge([AO] [CAO])

# FDBEC + merge([AO] [AO])

# FDBECAO

print(F.__mro__)

二、垃圾回收机制

1、引用计数机制

python中的垃圾回收机制是：引用计数主、标记清除和分代回收为辅

python里每一个东西都是对象，它们的核心就是一个结构体：PyObject

Python对象和引用是分离的

PyObject是每个对象必有的内容，其中ob_refcnt就是做为引用计数。当一个对象有新的引用时，它的ob_refcnt就会增加，当引用它的对象被删除，

它的ob_refcnt就会减少。

当引用计数为0时，该对象生命就结束了，就会被清除了。

查看某个变量的引用计数

from sys import getrefcount

print(getrefcount(变量))

引用计数机制的优点：

1. 简单

2. 实时性

    一旦没有引用，内存就直接释放了。不用像其他机制等到特定时机。实时性还带来一个好处：处理回收内存的时间分摊到了平时。

引用计数机制的缺点：

1. 维护引用计数消耗资源

2. 循环引用的时候，这个对象的引用计数永远不会为0，这个对象就会一直存在

    d = [1,2,3]

    f = [4,5,6]

    d.append(f)

    f.append(d)

2、标记清除

标记清除(Mark—Sweep)算法是一种基于追踪回收（tracing GC）技术实现的垃圾回收算法。

它分为两个阶段：

    第一阶段是标记阶段，GC会把所有的活动对象打上标记。

    第二阶段是把那些没有标记的非活动对象进行回收。

如何判断哪些是活动对象哪些是非活动对象：

对象之间通过引用（指针）连在一起，构成一个有向图，对象构成这个有向图的节点，而引用关系构成这个有向图的边。从根对象（root object）出发，

沿着有向边遍历对象，可达的（reachable）对象标记为活动对象，不可达的对象就是要被清除的非活动对象。根对象就是全局变量、调用栈、寄存器。

示例图：
python之MRO和垃圾回收机制

在上图中，我们把小圈当做全局变量，也就是把它作为root object，

从小圈出发，对象1可直达，那么它将被标记，对象2、3、6可间接到达也会被标记，

而4和5不可达，那么1、2、3、6就是活动对象，4和5是非活动对象会被GC回收。

标记清除算法作为Python的辅助垃圾收集技术主要处理的是一些容器对象，

比如list、dict、tuple，instance等，因为对于字符串、数值对象是不可能造成循环引用问题。

Python使用一个双向链表将这些容器对象组织起来。

不过，这种简单粗暴的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。

3、分代回收

1. 理论解释

分代回收是一种以空间换时间的操作方式，Python将内存根据对象的存活时间划分为不同的集合，每个集合称为一个代，Python将内存分为了3“代”，分别

为年轻代（第0代）、中年代（第1代）、老年代（第2代），他们对应的是3个链表，它们的垃圾收集频率与对象的存活时间的增大而减小。新创建的对象都会

分配在年轻代，年轻代链表的总数达到上限时，Python垃圾收集机制就会被触发，把那些可以被回收的对象回收掉，而那些不会回收的对象就会被移到中年

代去，依此类推，老年代中的对象是存活时间最久的对象，甚至是存活于整个系统的生命周期内。同时，分代回收是建立在标记清除技术基础之上。分代回收

同样作为Python的辅助垃圾收集技术处理那些容器对象。

2. 简单来说

python内存中存放了三代数据，每一代都是链表

    0代 年轻的一代

    域值（700， 10， 10）

    当0代链表达到域值上限后，触发0带的回收

    0代被触发回收之后没有被回收的对象放入1代

    0代被回收10次的时候触发1代回收

    1代没有被回收对象放入2代

    1代触发10次的时候触发2代回收

4、总结

当某个条件达到后，触发了垃圾回收机制，首先在0代中先做引用计数，把引用为0的对象清除，然后再做标记清除，把没用的循环引用对象也清除，

再把没有清除的对象放到1代，当触发了10次0代回收机制后，会触发1代的垃圾回收，然后先做引用计数，再做标记清除，触发10次1代垃圾回收后，

会触发2代垃圾回收...

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