垃圾回收这是 Python 内存管理系统的重要组成部分。虽然引用计数适用于大多数场景，但垃圾回收解决了仅引用计数不够的情况，尤其是在处理循环引用时。了解垃圾回收的工作原理将有助于您编写高效、内存安全的 Python 程序。

什么是垃圾回收？

垃圾回收是 Python 回收不再使用的内存的方法。它与引用计数一起工作，以确保从内存中删除未使用的对象。

关键思想如下：

• 当对象的引用计数达到零时，Python 的内存管理器会销毁该对象并回收内存。
• 但是，在更复杂的情况下（如循环引用），垃圾回收会介入进行清理。

垃圾回收是自动的，并定期在后台运行，但 Python 还提供了以编程方式控制和检查垃圾回收的方法。

循环引用和引用计数的限制

什么是循环引用？

当两个或多个对象相互引用时，将发生循环引用，从而创建一个循环。让我们举个例子：

这里：

• A.B 指向 B，B.A 指向 A。这将创建一个循环引用。

引用计数失败的原因

现在，如果我们删除对 a 和 b 的引用：

对象 a 和 b 仍在相互引用：

• a 的引用计数为 1（来自 B.A）。
• B 的引用计数为 1（来自 A.B）。

由于它们的引用计数不为零，因此 Python 的引用计数机制无法销毁它们，从而将它们无限期地留在内存中。这就是垃圾回收的用武之地。

垃圾回收器如何处理循环引用

垃圾回收器通过分析内存中跟踪的所有对象来识别循环引用。如果它找到一组仅相互引用（并且无法访问）的对象，它会中断循环并回收内存。

这可以防止内存泄漏，当不再需要的内存未释放时，会发生内存泄漏。

使用gc模块

Python 的 gc 模块提供了多种工具来与垃圾回收器进行交互。以下是一些关键功能：

启用或禁用垃圾回收

垃圾回收默认处于启用状态，但您可以根据需要禁用它（例如，出于性能原因）：

手动触发垃圾回收

您可以使用 gc.collect（） 手动运行垃圾回收器：

检查跟踪对象

垃圾回收器跟踪内存中的所有对象。您可以使用 gc.get_objects（） 检查这些内容：

常见问题和最佳实践

性能影响

• 垃圾回收可能会带来较小的性能开销，因为它会定期扫描内存以查找循环引用。
• 除非绝对必要，否则请避免禁用它。

禁用垃圾回收的风险

• 如果在未确保代码没有循环引用的情况下关闭垃圾回收，则存在内存泄漏的风险。

调试内存问题

• 使用 gc.get_objects（） 和 gc.collect（） 等工具来识别和解决内存问题。
• 如果您创建具有复杂关系的自定义类，请进行全面测试。

垃圾回收是 Python 内存管理系统的重要组成部分。它通过解析循环引用和防止内存泄漏来补充引用计数。虽然它是自动的，并且在大多数情况下几乎不需要干预，但 Python 的 gc 模块提供了在需要时检查和控制垃圾回收的工具。