python如何進(jìn)行內(nèi)存管理

Python的內(nèi)存管理主要有三種機(jī)制：引用計(jì)數(shù)機(jī)制，垃圾回收機(jī)制和內(nèi)存池機(jī)制。

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引用計(jì)數(shù)機(jī)制

簡介

python內(nèi)部使用引用計(jì)數(shù)，來保持追蹤內(nèi)存中的對象，Python內(nèi)部記錄了對象有多少個引用，即引用計(jì)數(shù)，當(dāng)對象被創(chuàng)建時就創(chuàng)建了一個引用計(jì)數(shù)，當(dāng)對象不再需要時，這個對象的引用計(jì)數(shù)為0時，它被垃圾回收。

特性

1.當(dāng)給一個對象分配一個新名稱或者將一個對象放入一個容器(列表、元組或字典)時，該對象的引用計(jì)數(shù)都會增加。

2.當(dāng)使用del對對象顯示銷毀或者引用超出作用于或者被重新賦值時，該對象的引用計(jì)數(shù)就會減少。

3.可以使用sys.getrefcount()函數(shù)來獲取對象的當(dāng)前引用計(jì)數(shù)。多數(shù)情況下，引用計(jì)數(shù)要比我們猜測的大的多。對于不可變數(shù)據(jù)(數(shù)字和字符串)，解釋器會在程序的不同部分共享內(nèi)存，以便節(jié)約內(nèi)存。

垃圾回收機(jī)制

特性

1.當(dāng)內(nèi)存中有不再使用的部分時，垃圾收集器就會把他們清理掉。它會去檢查那些引用計(jì)數(shù)為0的對象，然后清除其在內(nèi)存的空間。當(dāng)然除了引用計(jì)數(shù)為0的會被清除，還有一種情況也會被垃圾收集器清掉：當(dāng)兩個對象相互引用時，他們本身其他的引用已經(jīng)為0了。

2.垃圾回收機(jī)制還有一個循環(huán)垃圾回收器, 確保釋放循環(huán)引用對象(a引用b, b引用a, 導(dǎo)致其引用計(jì)數(shù)永遠(yuǎn)不為0)。

內(nèi)存池機(jī)制

簡介

在Python中，許多時候申請的內(nèi)存都是小塊的內(nèi)存，這些小塊內(nèi)存在申請后，很快又會被釋放，由于這些內(nèi)存的申請并不是為了創(chuàng)建對象，所以并沒有對象一級的內(nèi)存池機(jī)制。這就意味著Python在運(yùn)行期間會大量地執(zhí)行malloc和free的操作，頻繁地在用戶態(tài)和核心態(tài)之間進(jìn)行切換，這將嚴(yán)重影響Python的執(zhí)行效率。為了加速Python的執(zhí)行效率，Python引入了一個內(nèi)存池機(jī)制，用于管理對小塊內(nèi)存的申請和釋放。

內(nèi)存池概念

內(nèi)存池的概念就是預(yù)先在內(nèi)存中申請一定數(shù)量的，大小相等的內(nèi)存塊留作備用，當(dāng)有新的內(nèi)存需求時，就先從內(nèi)存池中分配內(nèi)存給這個需求，不夠了之后再申請新的內(nèi)存。這樣做最顯著的優(yōu)勢就是能夠減少內(nèi)存碎片，提升效率。內(nèi)存池的實(shí)現(xiàn)方式有很多，性能和適用范圍也不一樣。

特性

1.Python提供了對內(nèi)存的垃圾收集機(jī)制，但是它將不用的內(nèi)存放到內(nèi)存池而不是返回給操作系統(tǒng)。

2.Pymalloc機(jī)制。為了加速Python的執(zhí)行效率，Python引入了一個內(nèi)存池機(jī)制，用于管理對小塊內(nèi)存的申請和釋放。

3.Python中所有小于256個字節(jié)的對象都使用pymalloc實(shí)現(xiàn)的分配器，而大的對象則使用系統(tǒng)的 malloc。

4.對于Python對象，如整數(shù)，浮點(diǎn)數(shù)和List，都有其獨(dú)立的私有內(nèi)存池，對象間不共享他們的內(nèi)存池。也就是說如果你分配又釋放了大量的整數(shù)，用于緩存這些整數(shù)的內(nèi)存就不能再分配給浮點(diǎn)數(shù)。

python函數(shù)高級

一、函數(shù)的定義

函數(shù)是指將一組語句的集合通過一個名字（函數(shù)名）封裝起來，想要執(zhí)行這個函數(shù)，只需要調(diào)用函數(shù)名即可

特性：

減少重復(fù)代碼

使程序變得可擴(kuò)展

使程序變得易維護(hù)

二、函數(shù)的參數(shù)

2.1、形參和實(shí)參數(shù)

形參，調(diào)用時才會存在的值

實(shí)慘，實(shí)際存在的值

2.2、默認(rèn)參數(shù)

定義：當(dāng)不輸入?yún)?shù)值會有一個默認(rèn)的值，默認(rèn)參數(shù)要放到最后

2.3、 關(guān)鍵參數(shù)

定義： 正常情況下，給函數(shù)傳參數(shù)要安裝順序，不想按順序可以用關(guān)鍵參數(shù)，只需要指定參數(shù)名即可，（指定了參數(shù)名的就叫關(guān)鍵參數(shù)），但是要求是關(guān)鍵參數(shù)必須放在位置參數(shù)（以位置順序確定對應(yīng)的參數(shù)）之后

2.4、非固定參數(shù)

定義： 如你的函數(shù)在傳入?yún)?shù)時不確定需要傳入多少個參數(shù)，就可以使用非固定參數(shù)

# 通過元組形式傳遞

# 通過列表形式傳遞

# 字典形式（通過k,value的方式傳遞）

# 通過變量的方式傳遞

三、函數(shù)的返回值

作用：

返回函數(shù)執(zhí)行結(jié)果，如果沒有設(shè)置，默認(rèn)返回None

終止函數(shù)運(yùn)行，函數(shù)遇到return終止函數(shù)

四、變量的作用域

全局變量和局部變量

在函數(shù)中定義的變量叫局部變量，在程序中一開始定義的變量叫全局變量

全局變量作用域整個程序，局部變量作用域是定義該變量的函數(shù)

當(dāng)全局變量與局部變量同名是，在定義局部變量的函數(shù)內(nèi)，局部變量起作用，其他地方全局變量起作用

同級的局部變量不能互相調(diào)用

想要函數(shù)里邊的變量設(shè)置成全局變量，可用global進(jìn)行設(shè)置

五、特殊函數(shù)

5.1、嵌套函數(shù)

定義： 嵌套函數(shù)顧名思義就是在函數(shù)里邊再嵌套一層函數(shù)

提示 在嵌套函數(shù)里邊調(diào)用變量是從里往外依次調(diào)用，意思就是如果需要調(diào)用的變量在當(dāng)前層沒有就會去外層去調(diào)用，依次內(nèi)推

匿名函數(shù)

基于Lambda定義的函數(shù)格式為： lambda 參數(shù):函數(shù)體

參數(shù)，支持任意參數(shù)。

匿名函數(shù)適用于簡單的業(yè)務(wù)處理，可以快速并簡單的創(chuàng)建函數(shù)。

# 與三元運(yùn)算結(jié)合

5.3、高階函數(shù)

定義：變量可以指向函數(shù)，函數(shù)的參數(shù)可以接收變量，那么一個函數(shù)就可以接收另一個函數(shù)作為參數(shù)，這種函數(shù)稱之為高階函數(shù) 只需要滿足一下任意一個條件，即是高階函數(shù)

接收一個或多個函數(shù)作為輸入

return返回另一個函數(shù)

5.4、遞歸函數(shù)

定義:一個函數(shù)可以調(diào)用其他函數(shù)，如果一個函數(shù)調(diào)用自己本身，這個函數(shù)就稱為遞歸函數(shù)

在默認(rèn)情況下Python最多能遞歸1000次，（這樣設(shè)計(jì)師是為了防止被內(nèi)存被撐死）可以通過sys.setrecursionlimit(1500)進(jìn)行修改

遞歸實(shí)現(xiàn)過程是先一層一層的進(jìn)，然后在一層一層的出來

必須有一個明確的條件結(jié)束，要不然就是一個死循環(huán)了

每次進(jìn)入更深層次，問題規(guī)模都應(yīng)該有所減少

遞歸執(zhí)行效率不高，遞歸層次過多會導(dǎo)致站溢出

# 計(jì)算4的階乘 4x3x2x1

# 打印數(shù)字從1-100

5.5、閉包現(xiàn)象

定義:內(nèi)層函數(shù)調(diào)用外層函數(shù)的變量，并且內(nèi)存函數(shù)被返回到外邊去了

閉包的意義：返回的函數(shù)對象，不僅僅是一個函數(shù)對象，在該函數(shù)外還包裹了一層作用域，這使得，該函數(shù)無論在何處調(diào)用，優(yōu)先使用自己外層包裹的作用域

Python是如何進(jìn)行內(nèi)存管理的

Python提供了對內(nèi)存的垃圾收集機(jī)制，但是它將不用的內(nèi)存放到內(nèi)存池而不是返回給操作系統(tǒng)。

Python中所有小于256個字節(jié)的對象都使用pymalloc實(shí)現(xiàn)的分配器，而大的對象則使用系統(tǒng)的

malloc。另外Python對象，如整數(shù)，浮點(diǎn)數(shù)和List，都有其獨(dú)立的私有內(nèi)存池，對象間不共享他們的內(nèi)存池。也就是說如果你分配又釋放了大量的

整數(shù)，用于緩存這些整數(shù)的內(nèi)存就不能再分配給浮點(diǎn)數(shù)。

在Python中，許多時候申請的內(nèi)存都是小塊的內(nèi)存，這些小塊內(nèi)存在申請后，很快又會被釋放，由于這些內(nèi)存的申請并不是為了創(chuàng)建對象，所以并沒有對象一

級的內(nèi)存池機(jī)制。這就意味著Python在運(yùn)行期間會大量地執(zhí)行malloc和free的操作，頻繁地在用戶態(tài)和核心態(tài)之間進(jìn)行切換，這將嚴(yán)重影響

Python的執(zhí)行效率。為了加速Python的執(zhí)行效率，Python引入了一個內(nèi)存池機(jī)制，用于管理對小塊內(nèi)存的申請和釋放。這也就是之前提到的

python內(nèi)存管理機(jī)制

由于python中萬物皆對象，所以python的存儲問題是對象的存儲問題。實(shí)際上，對于每個對象，python會分配一塊內(nèi)存空間去存儲它。

那么python是如何進(jìn)行內(nèi)存分配，如何進(jìn)行內(nèi)存管理，又是如何釋放內(nèi)存的呢？

總結(jié)起來有一下幾個方面：引用計(jì)數(shù)，垃圾回收，內(nèi)存池機(jī)制

python內(nèi)部使用引用計(jì)數(shù)，來保持追蹤內(nèi)存中的對象，Python內(nèi)部記錄了對象有多少個引用，即引用計(jì)數(shù)

1、對象被創(chuàng)建 a= 'abc'

2、對象被引用 b =a

3、對象被其他的對象引用 li = [1,2,a]

4、對象被作為參數(shù)傳遞給函數(shù)：foo(x)

1、變量被刪除 del a 或者 del b

2、變量引用了其他對象 b = c 或者 a = c

3、變量離開了所在的作用域（函數(shù)調(diào)用結(jié)束） 比如上面的foo(x)函數(shù)結(jié)束時，x指向的對象引用減1。

4、在其他的引用對象中被刪除（移除） li.remove(a)

5、窗口對象本身被銷毀：del li，或者窗口對象本身離開了作用域。

即對象p中的屬性引用d，而對象d中屬性同時來引用p，從而造成僅僅刪除p和d對象，也無法釋放其內(nèi)存空間，因?yàn)樗麄円廊辉诒灰谩Ｉ钊虢忉尵褪牵h(huán)引用后，p和d被引用個數(shù)為2，刪除p和d對象后，兩者被引用個數(shù)變?yōu)?，并不是0，而python只有在檢查到一個對象的被引用個數(shù)為0時，才會自動釋放其內(nèi)存，所以這里無法釋放p和d的內(nèi)存空間

垃圾回收機(jī)制: ① 引用計(jì)數(shù) , ②標(biāo)記清除 , ③分帶回收

引用計(jì)數(shù)也是一種垃圾收集機(jī)制, 而且也是一種最直觀, 最簡單的垃圾收集技術(shù).當(dāng)python某個對象的引用計(jì)數(shù)降為 0 時, 說明沒有任何引用指向該對象, 該對象就成為要被回收的垃圾了.(如果出現(xiàn)循環(huán)引用的話, 引用計(jì)數(shù)機(jī)制就不再起作用了)

優(yōu)點(diǎn):簡單實(shí)時性，缺點(diǎn)：維護(hù)引用計(jì)數(shù)消耗資源，且無法解決循環(huán)引用。

如果兩個對象的引用計(jì)數(shù)都為 1 , 但是僅僅存在他們之間的循環(huán)引用,那么這兩個對象都是需要被回收的, 也就是說 它們的引用計(jì)數(shù)雖然表現(xiàn)為非 0 , 但實(shí)際上有效的引用計(jì)數(shù)為 0 ,.所以先將循環(huán)引用摘掉, 就會得出這兩個對象的有效計(jì)數(shù).

標(biāo)記清除算法也有明顯的缺點(diǎn)：清除非活動的對象前它必須順序掃描整個堆內(nèi)存，哪怕只剩下小部分活動對象也要掃描所有對象。

為了提高效率，有很多對象，清理了很多次他依然存在，可以認(rèn)為，這樣的對象不需要經(jīng)常回收，可以把它分到不同的集合，每個集合回收的時間間隔不同。簡單的說這就是python的分代回收。

具體來說，python中的垃圾分為1，2，3代，在1代里的對象每次回收都會去清理，當(dāng)清理后有引用的對象依然存在，此時他會進(jìn)入2代集合，同理2代集合清理的時候存在的對象會進(jìn)入3代集合。

每個集合的清理時間如何分配：會先清理1代垃圾，當(dāng)清理10次一代垃圾后會清理一次2代垃圾，當(dāng)清理10次2代垃圾后會清理3代垃圾。

在Python中，許多時候申請的內(nèi)存都是小塊的內(nèi)存，這些小塊內(nèi)存在申請后，很快又會被釋放，當(dāng)創(chuàng)建大量消耗小內(nèi)存的對象時，頻繁調(diào)用new/malloc會導(dǎo)致大量的內(nèi)存碎片，致使效率降低。

內(nèi)存池的概念就是預(yù)先在內(nèi)存中申請一定數(shù)量的，大小相等的內(nèi)存塊留作備用，當(dāng)有新的內(nèi)存需求時，就先從內(nèi)存池中分配內(nèi)存給這個需求，不夠了之后再申請新的內(nèi)存。這樣做最顯著的優(yōu)勢就是能夠減少內(nèi)存碎片，提升效率。

Python中有分為大內(nèi)存和小內(nèi)存：（256K為界限分大小內(nèi)存）

大小小于256kb時，pymalloc會在內(nèi)存池中申請內(nèi)存空間，當(dāng)大于256kb，則會直接執(zhí)行 new/malloc 的行為來申請新的內(nèi)存空間

在python中 -5到256之間的數(shù)據(jù)，系統(tǒng)會默認(rèn)給每個數(shù)字分配一個內(nèi)存區(qū)域，其后有賦值時都會指向固定的已分配的內(nèi)存區(qū)域

在運(yùn)行py程序的時候，解釋器會專門分配一塊空白的內(nèi)存，用來存放純單詞字符組成的字符串（數(shù)字，字母，下劃線）

字符串賦值時，會先去查找要賦值的字符串是否已存在于內(nèi)存區(qū)域，已存在，則指向已存在的內(nèi)存，不存在，則會在大整數(shù)池中分配一塊內(nèi)存存放此字符串

python的內(nèi)存管理機(jī)制

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XCCS_澍

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Python 的內(nèi)存管理機(jī)制及調(diào)優(yōu)手段？ 原創(chuàng)

2018-08-05 06:50:53

XCCS_澍

碼齡7年

關(guān)注

內(nèi)存管理機(jī)制：引用計(jì)數(shù)、垃圾回收、內(nèi)存池。

一、引用計(jì)數(shù)：

引用計(jì)數(shù)是一種非常高效的內(nèi)存管理手段， 當(dāng)一個 Python 對象被引用時其引用計(jì)數(shù)增加 1， 當(dāng)其不再被一個變量引用時則計(jì)數(shù)減 1. 當(dāng)引用計(jì)數(shù)等于 0 時對象被刪除。

二、垃圾回收 ：

1. 引用計(jì)數(shù)

引用計(jì)數(shù)也是一種垃圾收集機(jī)制，而且也是一種最直觀，最簡單的垃圾收集技術(shù)。當(dāng) Python 的某個對象的引用計(jì)數(shù)降為 0 時，說明沒有任何引用指向該對象，該對象就成為要被回收的垃圾了。比如某個新建對象，它被分配給某個引用，對象的引用計(jì)數(shù)變?yōu)?1。如果引用被刪除，對象的引用計(jì)數(shù)為 0，那么該對象就可以被垃圾回收。不過如果出現(xiàn)循環(huán)引用的話，引用計(jì)數(shù)機(jī)制就不再起有效的作用了

2. 標(biāo)記清除

如果兩個對象的引用計(jì)數(shù)都為 1，但是僅僅存在他們之間的循環(huán)引用，那么這兩個對象都是需要被回收的，也就是說，它們的引用計(jì)數(shù)雖然表現(xiàn)為非 0，但實(shí)際上有效的引用計(jì)數(shù)為 0。所以先將循環(huán)引用摘掉，就會得出這兩個對象的有效計(jì)數(shù)。

3. 分代回收

從前面“標(biāo)記-清除”這樣的垃圾收集機(jī)制來看，這種垃圾收集機(jī)制所帶來的額外操作實(shí)際上與系統(tǒng)中總的內(nèi)存塊的數(shù)量是相關(guān)的，當(dāng)需要回收的內(nèi)存塊越多時，垃圾檢測帶來的額外操作就越多，而垃圾回收帶來的額外操作就越少；反之，當(dāng)需回收的內(nèi)存塊越少時，垃圾檢測就將比垃圾回收帶來更少的額外操作。

python使用函數(shù)可以減小內(nèi)存開支嗎

函數(shù)其實(shí)也就是封裝好的算法代碼，因?yàn)橐恍┏Ｓ煤瘮?shù)都經(jīng)過開發(fā)者，用戶的多次測試優(yōu)化，在python的開源環(huán)境下更是如此，所以大多時候比新手開發(fā)者自己寫的方法內(nèi)存性能都有提升，但針對不同的需求，自己寫新的算法可能更優(yōu)，并不絕對

網(wǎng)頁名稱：python內(nèi)存函數(shù)調(diào)整,python的內(nèi)存機(jī)制
鏈接URL：http://chinadenli.net/article13/dseoods.html

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