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Python深入06 Python的內存管理(一)
2017-09-30 13:07:08 】 瀏覽:10211
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 作者:Vamei 出處:http://www.cnblogs.com/vamei 歡迎轉載,也請保留這段聲明。謝謝!

 

語言的內存管理是語言設計的一個重要方面。它是決定語言性能的重要因素。無論是C語言的手工管理,還是Java的垃圾回收,都成為語言最重要的特征。這里以Python語言為例子,說明一門動態類型的、面向對象的語言的內存管理方式。

 

對象的內存使用

賦值語句是語言最常見的功能了。但即使是最簡單的賦值語句,也可以很有內涵。Python的賦值語句就很值得研究。

a = 1

整數1為一個對象。而a是一個引用。利用賦值語句,引用a指向對象1。Python是動態類型的語言(參考動態類型),對象與引用分離。Python像使用“筷子”那樣,通過引用來接觸和翻動真正的食物——對象。

 

 引用和對象

 

為了探索對象在內存的存儲,我們可以求助于Python的內置函數id()。它用于返回對象的身份(identity)。其實,這里所謂的身份,就是該對象的內存地址。

a = 1
print(id(a))
print(hex(id(a)))

在我的計算機上,它們返回的是:

11246696
'0xab9c68'

分別為內存地址的十進制和十六進制表示。

 

在Python中,整數和短小的字符,Python都會緩存這些對象,以便重復使用。當我們創建多個等于1的引用時,實際上是讓所有這些引用指向同一個對象。

a = 1
b = 1
print(id(a))
print(id(b))

上面程序返回

11246696

11246696

可見a和b實際上是指向同一個對象的兩個引用。

 

為了檢驗兩個引用指向同一個對象,我們可以用is關鍵字。is用于判斷兩個引用所指的對象是否相同。

復制代碼
# True
a = 1
b = 1
print(a is b)
# True
a = "good"
b = "good"
print(a is b)
# False
a = "very good morning"
b = "very good morning"
print(a is b)
# False
a = []
b = []
print(a is b)
復制代碼

上面的注釋為相應的運行結果。可以看到优乐棋牌app下载,由于Python緩存了整數和短字符串,因此每個對象只存有一份。比如,所有整數1的引用都指向同一對象。即使使用賦值語句,也只是創造了新的引用,而不是對象本身。長的字符串和其它對象可以有多個相同的對象,可以使用賦值語句創建出新的對象。

 

在Python中,每個對象都有存有指向該對象的引用總數,即引用計數(reference count)。

我們可以使用sys包中的getrefcount(),來查看某個對象的引用計數。需要注意的是,當使用某個引用作為參數,傳遞給getrefcount()時,參數實際上創建了一個臨時的引用。因此,getrefcount()所得到的結果,會比期望的多1。

復制代碼
from sys import getrefcount
a = [1, 2, 3]
print(getrefcount(a))

b = a
print(getrefcount(b))
復制代碼

由于上述原因,兩個getrefcount將返回2和3,而不是期望的1和2。

 

對象引用對象

Python的一個容器對象(container),比如表、詞典等,可以包含多個對象。實際上,容器對象中包含的并不是元素對象本身,是指向各個元素對象的引用。

我們也可以自定義一個對象,并引用其它對象:

復制代碼
class from_obj(object):
    def __init__(self, to_obj):
        self.to_obj = to_obj
b = [1,2,3]
a = from_obj(b)
print(id(a.to_obj))
print(id(b))
復制代碼

可以看到,a引用了對象b。

 

對象引用對象,是Python最基本的構成方式。即使是a = 1這一賦值方式,實際上是讓詞典的一個鍵值"a"的元素引用整數對象1。該詞典對象用于記錄所有的全局引用。該詞典引用了整數對象1。我們可以通過內置函數globals()來查看該詞典。

 

當一個對象A被另一個對象B引用時,A的引用計數將增加1。

復制代碼
from sys import getrefcount
a = [1, 2, 3]
print(getrefcount(a))
b = [a, a]
print(getrefcount(a))
復制代碼

由于對象b引用了兩次a,a的引用計數增加了2。

 

容器對象的引用可能構成很復雜的拓撲結構。我們可以用objgraph包來繪制其引用關系,比如

復制代碼
x = [1, 2, 3]
y = [x, dict(key1=x)]
z = [y, (x, y)]
import objgraph
objgraph.show_refs([z], filename='ref_topo.png')
復制代碼

 

 

objgraph是Python的一個第三方包。安裝之前需要安裝xdot。

sudo apt-get install xdot
sudo pip install objgraph

objgraph官網

 

兩個對象可能相互引用,從而構成所謂的引用環(reference cycle)。

a = []
b = [a]
a.append(b)

即使是一個對象,只需要自己引用自己,也能構成引用環。

a = []
a.append(a)
print(getrefcount(a))

引用環會給垃圾回收機制帶來很大的麻煩,我將在后面詳細敘述這一點。

 

引用減少

某個對象的引用計數可能減少。比如,可以使用del關鍵字刪除某個引用:

復制代碼
from sys import getrefcount
a = [1, 2, 3]
b = a
print(getrefcount(b))
del a
print(getrefcount(b))
復制代碼

 

del也可以用于刪除容器元素中的元素,比如:

a = [1,2,3]
del a[0]
print(a)

 

 

如果某個引用指向對象A,當這個引用被重新定向到某個其他對象B時,對象A的引用計數減少:

復制代碼
from sys import getrefcount

a = [1, 2, 3] b = a print(getrefcount(b)) a = 1 print(getrefcount(b))
復制代碼

 

 

垃圾回收

吃太多,總會變胖,Python也是這樣。當Python中的對象越來越多,它們將占據越來越大的內存。不過你不用太擔心Python的體形,它會乖巧的在適當的時候“減肥”优乐棋牌app下载,啟動垃圾回收(garbage collection),將沒用的對象清除。在許多語言中都有垃圾回收機制,比如Java和Ruby。盡管最終目的都是塑造苗條的提醒优乐棋牌app下载,但不同語言的減肥方案有很大的差異 (這一點可以對比本文和Java

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