python3内存管理和垃圾回收机制原理

#python3垃圾回收
#引用计数为主，标记清除和分代回收为辅
"""
环状双向链表 refchain
内部创建一些数据(上一个对象，下一个对象，类型，引用个数，等等)
在C语言代码中如何体现每个对象都有相同的值：PyObject结构体(4个值)
有多个元素组成的对象：PyObject结构体(4个值) + ob_size
"""


#内部创建一些数据(上一个对象，下一个对象，类型，引用个数)
name = "peter"

#内部创建一些数据(上一个对象，下一个对象，类型，引用个数,value=22)
age = 22

#内部创建一些数据(上一个对象，下一个对象，类型，引用个数，items=元素，元素个数等）
hobby = ["篮球","咖啡"]

#类型封装结构体
#内部会创建_ob_next,_ob_prev,ob_refcnt = 1,ob_type = float,ob_fval = 3.14
data = 3.14

1. """引用计数器"""
v1 = 3.14
v2 = 999
v3 = (1,2,3)
当python程序运行时，会根据数据类型的不同找到其对应的结构体，根据结构体中的字段来进行创建相关的数据
然后将对象添加到refchain双向链表中
在C语言源码中有两个关键的结构体：PyObject,PyVarObject
每个对象中都有ob_refcnt就是引用计数器，值默认为1，当有其他变量引用对象时，引用计数器会发生变化


#引用
a = 9999
b = a

#删除引用
a = 9999
b = a
del b   #b变量删除时，对应的对象引用计数-1

"""
当一个对象的引用计数器为0时，意味着没有人使用这个对象，这个对象就是垃圾，垃圾回收
回收：1. 对象从refchain链表移除；2. 将其对象销毁，内存归还
缺点：1. 维护引用计数需要消耗一定资源；2. 循环引用时无法回收
"""


2. 标记清除：为了解决引用计数器循环引用的不足
实现：在python的底层再维护一个链表，链表中专门存放那些可能存在循环引用的对象(list/tuple/dict/set)
在python内部，某种情况下触发，会去扫描可能存在循环引用的链表中的每个元素，如果有则让双方的引用计数器-1
；如果时0则垃圾回收


3. 存在问题：1. 什么时候扫描；2. 可能存在循环引用的链表扫描代价大耗时久

分代回收：将可能存在循环引用的对象维护成3个链表
0代：0代中的对象个数达到700个扫描一次
1代：0代扫描10次，则1代扫描一次
2代：1代扫描10次，则2代扫描一次
"""

"""
python缓存：
1). 池(int类型)
为了避免重复创建和销毁一些常见对象，维护池
启动python解释器时，python内部帮我们创建-5,-4,.....257
2). free_list
当一个对象引用计数为0时，按理应该回收，内部不会直接回收而是将对象添加到free_list链表中当缓存
，以后再创建对象时，不再重新开辟内存，而是直接使用free_list
"""
v1 = 3.14 #开辟内存，内部存储结构体中定义几个值，并存到rechain中

del v1    #rechain中移除，将对象添加到free_list中，free_list满了才销毁

v2 = 99.99 #不会重新开辟新内存，去free_list中获取对象，对象内部数据初始化再放到rechain中