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python函数内存机制 python内存操作

python的内存驻留机制(小数据池)

python的内存驻留机制,是一种节省内存的方案,它将int, str, bool类型的数据做成小数据池。当程序要创建字符串等对象前会先检查池中是否有满足的字符串。

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驻留机制节省大量的重复内存。在内部,小数据池是由一个全局的dict 维护,该字典中的对象成了单例模式,从而节省内存。

变量 interned 就是全局存放字符串池的字典的变量名 interned = PyDict_New() ,为了让 intern 机制中的字符串不被回收,设置字典时 PyDict_SetDefault(interned, s, s); 将字符串作为键同时也作为值进行设置,这样对于字符串对象的引用计数就会进行两次 +1 操作,这样存于字典中的对象在程序结束前永远不会为 0,这也是 y_REFCNT(s) -= 2; 将计数减 2 的原因。

从函数参数中可以看到其实字符串对象还是被创建了,内部其实始终会为字符串创建对象,但经过 inter 机制检查后,临时创建的字符串会因引用计数为 0 而被销毁,临时变量在内存中昙花一现然后迅速消失。

指定要驻留的字符串:

为什么要进行字符串驻留呢?

总结:

系统维护一个interned全局字典,记录已被驻留的字符串对象,当新字符串a对象需要驻留时,先在interned中查找是否存在,若存在则指向已存在的字符串对象,a对象的引用计数减1,若不存在,则记录a对象到interned中。

python面试题总结1-内存管理机制

(1).引用计数

(2). 垃圾回收

(3). 内存池机制

在python中每创建一个对象,对应的会有一个引用计数,当发生赋值操作如a=b,对应的b的引用计数会自动加1,当引用的对象被清除或者函数结束时,引用计数会自动减1。

在python中使用引用计数,标记清楚,分代回收三种方式进行垃圾回收。

其中,引用计数当对象的引用计数归0时,对象会自动被清除。标记清除机制是首先遍历所有对象,如果对象可达,就说明有变量引用它,则标记其为可达的。如果不可达,则对其进行清除。分代回收是当对象创建时被标记为第0代,经过一次垃圾回收之后,余下的对象被标记为第1代,最高为第2代。其原理是,对象的生存期越长,月可能不是垃越。

ython语言虽然提供了对内存的垃圾收集机制,但实际上它将不用的内存放到内存池而不是返回给操作系统,所以就有了以下:

1 Pymalloc机制;这个主要是为了加速Python的执行效率,Python引入了一个内存池机制,用于管理,为了对小块内存的申请和释放。

2 Python中所有小于256个字节的对象都是依靠pymalloc分配器来实现的,而稍大的对象用的则是系统的malloc。

3 对于Python对象,比如整数、浮点数和List这些,都有自己独立的内存池,对象间并不共享他们的内存池。换句话说就是,假设你分配并且释放了大量的整数,那么用于缓存这些整数的内存就不能再分配给浮点数。

Python内存驻留机制

字符串驻留机制在许多面向对象编程语言中都支持,比如Java、python、Ruby、PHP等,它是一种数据缓存机制,对不可变数据类型使用同一个内存地址,有效的节省了空间,本文主要介绍Python的内存驻留机制。

字符串驻留就是每个字符串只有一个副本,多个对象共享该副本,驻留只针对不可变数据类型,比如字符串,布尔值,数字等。在这些固定数据类型处理中,使用驻留可以有效节省时间和空间,当然在驻留池中创建或者插入新的内容会消耗一定的时间。

下面举例介绍python中的驻留机制。

在Python对象及内存管理机制一文中介绍了python的参数传递以及以及内存管理机制,来看下面一段代码:

知道结果是什么吗?下面是执行结果:

l1和l2内容相同,却指向了不同的内存地址,l2和l3之间使用等号赋值,所以指向了同一个对象。因为列表是可变对象,每创建一个列表,都会重新分配内存,列表对象是没有“内存驻留”机制的。下面来看不可变数据类型的驻留机制。

在 Jupyter或者控制台交互环境 中执行下面代码:

执行结果:

可以发现a1和b1指向了不同的地址,a2和b2指向了相同的地址,这是为什么呢?

因为启动时,Python 将一个 -5~256 之间整数列表预加载(缓存)到内存中,我们在这个范围内创建一个整数对象时,python会自动引用缓存的对象,不会创建新的整数对象。

浮点型不支持:

如果上面的代码在非交互环境,也就是将代码作为python脚本运行的结果是什么呢?(运行环境为python3.7)

全为True,没有明确的限定临界值,都进行了驻留操作。这是因为使用不同的环境时,代码的优化方式不同。

在 Jupyter或者控制台交互环境 中:

满足标识符命名规范的字符:

结果:

乘法获取字符串(运行环境为python3.7)

结果:

在非交互环境中:

注意: 字符串是在编译时进行驻留 ,也就是说,如果字符串的值不能在编译时进行计算,将不会驻留。比如下面的例子:

在交互环境执行结果如下:

都指向不同的内存。

python 3.7 非交互环境执行结果:

发现d和e指向不同的内存,因为d和e不是在编译时计算的,而是在运行时计算的。前面的 a = 'aa'*50 是在编译时计算的。

除了上面介绍的python默认的驻留外,可以使用sys模块中的intern()函数来指定驻留内容

结果:

使用intern()后,都指向了相同的地址。

本文主要介绍了python的内存驻留,内存驻留是python优化的一种策略,注意不同运行环境下优化策略不一样,不同的python版本也不相同。注意字符串是在编译时进行驻留。

--THE END--

Python 的内存管理机制

Python采用自动内存管理,即Python会自动进行垃圾回收,不需要像C、C++语言一样需要程序员手动释放内存,手动释放可以做到实时性,但是存在内存泄露、空指针等风险。

Python自动垃圾回收也有自己的优点和缺点:优点:

缺点:

Python的垃圾回收机制采用 以引用计数法为主,分代回收为辅 的策略。

先聊引用计数法,Python中每个对象都有一个核心的结构体,如下

一个对象被创建时,引用计数值为1,当一个变量引用一个对象时,该对象的引用计数ob_refcnt就加一,当一个变量不再引用一个对象时,该对象的引用计数ob_refcnt就减一,Python判断是否回收一个对象,会将该对象的引用计数值ob_refcnt减一判断结果是否等于0,如果等于0就回收,如果不等于0就不回收,如下:

一个对象在以下三种情况下引用计数会增加:

一个对象在以下三种情况引用计数会减少:

验证案例:

运行结果:

事实上,关于垃圾回收的测试,最好在终端环境下测试,比如整数257,它在PyCharm中用下面的测试代码打印出来的结果是4,而如果在终端环境下打印出来的结果是2。这是因为终端代表的是原始的Python环境,而PyCharm等IDE做了一些特殊处理,在Python原始环境中,整数缓存的范围是在 [-5, 256] 的双闭合区间内,而PyCharm做了特殊处理之后,PyCharm整数缓存的范围变成了 [-5, 无穷大],但我们必须以终端的测试结果为主,因为它代表的是原始的Python环境,并且代码最终也都是要发布到终端运行的。

好,那么回到终端,我们来看两种特殊情况

前面学习过了,整数缓存的范围是在 [-5, 256] 之间,这些整数对象在程序加载完全就已经驻留在内存之中,并且直到程序结束退出才会释放占有的内存,测试案例如下:

如果字符串的内容只由字母、数字、下划线构成,那么它只会创建一个对象驻留在内存中,否则,每创建一次都是一个新的对象。

引用计数法有缺陷,它无法解决循环引用问题,即A对象引用了B对象,B对象又引用了A对象,这种情况下,A、B两个对象都无法通过引用计数法来进行回收,有一种解决方法是程序运行结束退出时进行回收,代码如下:

前面讲过,Python垃圾回收机制的策略是 以引用计数法为主,以分代回收为辅 。分代回收就是为了解决循环引用问题的。

Python采用分代来管理对象的生命周期:第0代、第1代、第2代,当一个对象被创建时,会被分配到第一代,默认情况下,当第0代的对象达到700个时,就会对处于第0代的对象进行检测和回收,将存在循环引用的对象释放内存,经过垃圾回收后,第0代中存活的对象会被分配为第1代,同样,当第1代的对象个数达到10个时,也会对第1代的对象进行检测和回收,将存在循环引用的对象释放内存,经过垃圾回收后,第1代中存活的对象会被分配为第2代,同样,当第二代的对象个数达到10个时,也会对第2代的对象进行检测和回收,将存在循环引用的对象释放内存。Python就是通过这样一种策略来解决对象之间的循环引用问题的。

测试案例:

运行结果:

如上面的运行结果,当第一代中对象的个数达到699个即将突破临界值700时(在打印699之前就已经回收了,所以看不到698和699)进行了垃圾回收,回收掉了循环引用的对象。

第一代、第二代、第三代分代回收都是有临界值的,这个临界值可以通过调用 gc.get_threshold 方法查看,如下:

当然,如果对默认临界值不满意,也可以调用 gc.set_threshold 方法来自定义临界值,如下:

最后,简单列出两个gc的其它方法,了解一下,但禁止在程序代码中使用

以上就是对Python垃圾回收的简单介绍,当然,深入研究肯定不止这些内容,目前,了解到这个程度也足够了。

Python如何进行内存管理

Python的内存管理,一般从以下三个方面来说:

1)对象的引用计数机制(四增五减)

2)垃圾回收机制(手动自动,分代回收)

3)内存池机制(大m小p)

1)对象的引用计数机制

要保持追踪内存中的对象,Python使用了引用计数这一简单的技术。sys.getrefcount(a)可以查看a对象的引用计数,但是比正常计数大1,因为调用函数的时候传入a,这会让a的引用计数+1

2)垃圾回收机制

吃太多,总会变胖,Python也是这样。当Python中的对象越来越多,它们将占据越来越大的内存。不过你不用太担心Python的体形,它会在适当的时候“减肥”,启动垃圾回收(garbage

collection),将没用的对象清除

从基本原理上,当Python的某个对象的引用计数降为0时,说明没有任何引用指向该对象,该对象就成为要被回收的垃圾了

比如某个新建对象,它被分配给某个引用,对象的引用计数变为1。如果引用被删除,对象的引用计数为0,那么该对象就可以被垃圾回收。

然而,减肥是个昂贵而费力的事情。垃圾回收时,Python不能进行其它的任务。频繁的垃圾回收将大大降低Python的工作效率。如果内存中的对象不多,就没有必要总启动垃圾回收。

所以,Python只会在特定条件下,自动启动垃圾回收。当Python运行时,会记录其中分配对象(object

allocation)和取消分配对象(object deallocation)的次数。当两者的差值高于某个阈值时,垃圾回收才会启动。

我们可以通过gc模块的get_threshold()方法,查看该阈值。

3)内存池机制

Python中有分为大内存和小内存:(256K为界限分大小内存)

1、大内存使用malloc进行分配

2、小内存使用内存池进行分配

python中的内存管理机制都有两套实现,一套是针对小对象,就是大小小于256K时,pymalloc会在内存池中申请内存空间;当大于256K时,则会直接执行系统的malloc的行为来申请内存空间。


新闻名称:python函数内存机制 python内存操作
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