【Python语言基础】19、垃圾回收

1. 垃圾回收

计算机的内存想象成一个大仓库，里面存放着各种各样的货品（对象），而 Python 的垃圾回收机制就如同仓库里的清洁工，会定期检查房间（内存），把那些你不再利用的物品（对象）清理掉，释放出空间，让你可以继续利用内存。
而在程序中没有被引用的对象就是垃圾，垃圾对象过多会影响到程序的运行速率。
下面咱们就联合生活场景具体说说。
1.1 引用计数-一样平常检查货品标签

在这个大仓库中，每一件货品上都挂着标签，每个标签代表着一个对该货品的引用。
好比，有一个叫 “苹果” 的货品，当仓库管理员小王在他的货品清单上记录了 “苹果” 时，“苹果” 这个货品就有了一个标签，代表小王引用了它。

1. # 仓库里新来了一批苹果
2. apples = ["红富士", "蛇果"]  
3. # 小李也在他的清单上记录了苹果
4. other_apples = apples  

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此时，“苹果” 货品上就有了两个标签，意味着它的引用计数是 2。
当小王不再需要 “苹果” 了，他会从自己的清单上划掉 “苹果”，这就相当于删除了一个引用。

1. # 小王不再关注苹果了
2. del apples  

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这时，“苹果” 货品上就只剩下一个标签，引用计数变为 1。
如果小李也不再需要 “苹果”，从他的清单上划掉 “苹果”，引用计数就变为 0。

1. # 小李也不再关注苹果了
2. del other_apples  

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一旦引用计数为 0，清洁工（垃圾回收机制）就会立刻发现，然后把 “苹果” 货品从仓库中清理出去，释放出存放 “苹果” 的空间。
1.2 标记-清除算法：处理互相依靠的货品

有时候，仓库里会出现一些特别环境，有两件货品相互捆绑在一起，而且没有其他地方提到它们。
好比，“箱子” 货品里面装着 “钥匙” 货品，同时 “钥匙” 又能打开 “箱子”，它们相互依靠。

1. class Box:
2.     pass
4. class Key:
5.     pass
7. # 仓库里有了一个箱子和一把钥匙
8. box = Box()
9. key = Key()
10. # 箱子里装着钥匙
11. box.key = key
12. # 钥匙能打开箱子
13. key.box = box
14. # 仓库管理员不再需要它们了
15. del box
16. del key

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在这种环境下，“箱子” 和 “钥匙” 固然看起来没人要了，但因为它们相互引用，各自的引用计数都不为 0。
这时，一样平常检查标签的方法（引用计数）就失效了。
于是，清洁工就会启动标记 - 清除算法。他先把仓库里所有的货品都标记为 “可能要清理”，然后从仓库的入口（根对象，如全局变量）开始，沿着货品之间的关联关系进行检查。
如果发现某个货品可以从入口到达，就把它标记为 “保留”。经过一轮检查后，那些仍然标记为 “可能要清理” 的货品，就是真正的垃圾，清洁工就会把它们清理掉。
1.3 分代回收：根据货品新旧安排清理频率

仓库里的货品有新有旧，有些货品刚进来没多久就可能会被处理掉，而有些货品则会长期存放在仓库里。
清洁工根据这个特点，把货品分成了三代。
新进入仓库的货品属于第 0 代，清洁工对第 0 代货品的检查频率最高，因为它们很可能很快就会变成垃圾。
经过一次检查后还没被清理掉的货品，就会被移到第 1 代。第 1 代货品的检查频率会相对低一些。
而那些经过多次检查都还没被清理的货品，会被移到第 2 代，第 2 代货品的检查频率最低。

1. # 这是新进来的第 0 代货物
2. new_item = [1, 2, 3]
3. # 经过一段时间，new_item 如果没被清理，可能会进入第 1 代
4. # 再经过一段时间，如果还没被清理，可能会进入第 2 代

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通过这种分代回收的方式，清洁工可以更高效地管理仓库空间，优先处理那些更可能成为垃圾的货品。
总结
Python 的垃圾回收机制就像这位智慧的清洁工，通过引用计数、标记 - 清除算法和分代回收算法，井井有条地管理着计算机的内存仓库。
2. 特别方法

在 Python 里，特别方法（也叫把戏方法）是一类具有特别名称的方法，它们的名字以双下划线 __ 开头和结尾。这些方法能让你自界说类的行为，使类的利用更符合 Python 的习惯。
特别方法一般不需要我们手动调用，需要在一些特别环境下主动实行
2.1 构造和析构方法

• __init__：这是最常用的特别方法之一，用于在创建对象时进行初始化操作。
  

1. class Person:
2.     def __init__(self, name, age):
3.         self.name = name
4.         self.age = age
6. p = Person("张三", 25)

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• __del__：当对象被销毁时会调用这个方法，可用于实行一些清理操作，好比关闭文件、释放资源等。
  

1. class Resource:
2.     def __init__(self):
3.         print("资源已创建")
5.     def __del__(self):
6.         print("资源已释放")
8. r = Resource()
9. del r

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2.2 字符串表现方法

• __str__：用于返回对象的字符串表现情势，通常供用户阅读。当利用 print 函数打印对象或利用 str() 函数转换对象时会调用该方法。
  

1. class Book:
2.     def __init__(self, title):
3.         self.title = title
5.     def __str__(self):
6.         return f"这本书的名字是 {self.title}"
8. book = Book("Python入门")
9. print(book)

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• __repr__：返回对象的 “官方” 字符串表现情势，通常用于调试和开发。当在交互式环境中直接输入对象名或利用 repr() 函数时会调用该方法。
  

1. class Point:
2.     def __init__(self, x, y):
3.         self.x = x
4.         self.y = y
6.     def __repr__(self):
7.         return f"Point({self.x}, {self.y})"
9. point = Point(1, 2)
10. print(repr(point))

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2.3 比力方法

• __eq__：用于界说对象的相称比力规则，当利用 == 运算符比力两个对象时会调用该方法。
  

1. class Student:
2.     def __init__(self, id):
3.         self.id = id
5.     def __eq__(self, other):
6.         return self.id == other.id
8. s1 = Student(1)
9. s2 = Student(1)
10. print(s1 == s2)

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雷同的还有 ne（不等于）、lt（小于）、le（小于等于）、gt（大于）、ge（大于等于）等方法。
2.4 容器相干方法

• __len__：用于返回对象的长度，当利用 len() 函数时会调用该方法。
  

1. class MyList:
2.     def __init__(self, items):
3.         self.items = items
5.     def __len__(self):
6.         return len(self.items)
8. my_list = MyList([1, 2, 3])
9. print(len(my_list))

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• __getitem__：用于实现通过索引访问对象中的元素，当利用 obj[index] 这种方式访问对象时会调用该方法。
  

1. class MyList:
2.     def __init__(self, items):
3.         self.items = items
5.     def __getitem__(self, index):
6.         return self.items[index]
8. my_list = MyList([1, 2, 3])
9. print(my_list[1])

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还有 setitem（用于设置元素）、delitem（用于删除元素）等方法。
2.5 可调用对象方法

• __call__：让对象可以像函数一样被调用。
  

1. class Adder:
2.     def __call__(self, a, b):
3.         return a + b
5. adder = Adder()
6. result = adder(3, 5)
7. print(result)

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