面试题：Python垃圾回收之循环引用处理

Question

假设存在两个类A和B，它们之间形成了循环引用，Python的垃圾回收机制是如何检测并处理这种循环引用的？请用代码示例展示循环引用场景，并说明垃圾回收机制处理后的结果。

Answer 1

1. Python垃圾回收机制处理循环引用的原理：
   • Python使用引用计数为主，标记 - 清除和分代收集为辅的垃圾回收机制。引用计数是指每个对象都有一个引用计数器，记录有多少个变量引用了该对象。当引用计数变为0时，对象立即被回收。
   • 对于循环引用，由于对象之间相互引用，它们的引用计数不会为0，这时引用计数无法处理。Python的标记 - 清除算法会在一定条件下（比如内存紧张等）启动，它会遍历所有对象，标记所有可达对象（从根对象出发能访问到的对象），然后清除所有未标记的对象，这些未标记的对象就是不可达的循环引用对象。
2. 代码示例展示循环引用场景：

import gc


class A:
    def __init__(self):
        self.b = None


class B:
    def __init__(self):
        self.a = None


a = A()
b = B()
a.b = b
b.a = a
# 此时a和b形成了循环引用
del a
del b
# 显示地调用垃圾回收
collected = gc.collect()
print(f"回收的对象数量: {collected}")

3. 垃圾回收机制处理后的结果：
   • 在上述代码中，首先创建了A和B类的实例a和b，并让它们相互引用，形成循环引用。
   • 然后删除a和b变量，此时对象a和b虽然相互引用，但它们在程序中已经没有外部引用（从全局变量空间无法访问到它们）。
   • 调用gc.collect()显示地触发垃圾回收。垃圾回收机制通过标记 - 清除算法，会检测到这两个相互引用但不可达的对象，并将它们回收。gc.collect()函数返回回收的对象数量，运行上述代码，会打印出回收的对象数量为2，即a和b这两个对象被成功回收。