面试题：Python内存管理机制之垃圾回收基础

Question

简述Python垃圾回收机制中的引用计数原理，以及它存在什么局限性？

Answer 1

引用计数原理

Python 中的每个对象都维护一个引用计数，记录当前指向该对象的引用（指针）数量。当对象被创建时，其引用计数设为 1。每当有新的引用指向该对象，引用计数加 1；当一个引用不再指向该对象（比如变量被重新赋值、对象所在作用域结束等情况），引用计数减 1。当引用计数减为 0 时，Python 垃圾回收机制会立即回收该对象所占用的内存空间。例如：

a = [1, 2, 3]  # 列表对象引用计数为1
b = a  # 列表对象引用计数加1，变为2
del a  # 列表对象引用计数减1，变为1
del b  # 列表对象引用计数减1，变为0，此时该列表对象占用的内存被回收

局限性

1. 循环引用问题：如果两个或多个对象相互引用，形成一个循环引用的环，即使环中的对象不再被外部引用，它们的引用计数也不会为 0，从而导致内存无法被回收。例如：

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
del a
del b
# 此时 A 和 B 的实例对象形成循环引用，即使 a 和 b 已删除，它们占用的内存也不会因引用计数被回收

2. 维护引用计数的开销：每次引用的增加或减少都需要更新对象的引用计数，这会带来一定的时间和空间开销，尤其是在频繁创建和销毁对象的场景下，对性能会有一定影响。