Документ обсуждает различные модели управления памятью, включая ручное управление, подсчет ссылок и сборщик мусора (garbage collector) в Python. Описываются слабые ссылки, их применение и ограничения, а также работа сборщика мусора с тремя поколениями объектов. Включены рекомендации по отладке и альтернативам, таким как PyPy.

1. Garbage collector
and a bit of memory
management
Cyril @notorca Lashkevich
piątek, 27 września 13

2. Модели управления
памятью
• Вручную
• Подсчет ссылок
• Garbage Collector
piątek, 27 września 13

3. Ручное управление
piątek, 27 września 13

4. Ручное управление
• Переменные на
стеке
piątek, 27 września 13

5. Ручное управление
• Переменные на
стеке
• alloca
piątek, 27 września 13

6. Ручное управление
• Переменные на
стеке
• alloca
• Масивы переменной
длинны (C99)
piątek, 27 września 13

7. Ручное управление
• Переменные на
стеке
• alloca
• Масивы переменной
длинны (C99)
• malloc/free
piątek, 27 września 13

8. Подсчет ссылок
piątek, 27 września 13

9. Подсчет ссылок
• retain(INCREF)/
release(DECREF)
piątek, 27 września 13

10. Подсчет ссылок
• retain(INCREF)/
release(DECREF)
• autoreleasepool
piątek, 27 września 13

11. Подсчет ссылок
• retain(INCREF)/
release(DECREF)
• autoreleasepool
• weak
piątek, 27 września 13

12. DAG
(directed acyclic graph)
• Задача
программиста не
допускать циклов в
графе объектов
piątek, 27 września 13

13. DAG
(directed acyclic graph)
• Задача
программиста не
допускать циклов в
графе объектов
piątek, 27 września 13

14. DAG
(directed acyclic graph)
• Задача
программиста не
допускать циклов в
графе объектов
piątek, 27 września 13

15. Что делать если циклы
нужны?
piątek, 27 września 13

16. Что делать если циклы
нужны?
• Пример: граф с
циклами
piątek, 27 września 13

17. Что делать если циклы
нужны?
• Пример: граф с
циклами
• Приходится
устранять циклы
вручную
piątek, 27 września 13

18. Что делать если циклы
нужны?
• Пример: граф с
циклами
• Приходится
устранять циклы
вручную
piątek, 27 września 13

19. Что делать если циклы
нужны?
• Пример: граф с
циклами
• Приходится
устранять циклы
вручную
piątek, 27 września 13

20. Что делать если циклы
нужны?
• Пример: граф с
циклами
• Приходится
устранять циклы
вручную
piątek, 27 września 13

21. Weak-ссылки
• Не увеличивают
счетчик ссылок
объекта
• Автоматически
зануляются при
уничтожении
объекта
piątek, 27 września 13

22. Python sys.getrefcount()
import sys
one = []
print 'At start
:',
sys.getrefcount(one)
two = one
print 'Second reference :',
sys.getrefcount(one)
del two
print 'After del
:',
sys.getrefcount(one)
piątek, 27 września 13

23. Python sys.getrefcount()
import sys
one = []
print 'At start
:',
sys.getrefcount(one)
two = one
print 'Second reference :',
sys.getrefcount(one)
del two
print 'After del
:',
sys.getrefcount(one)
piątek, 27 września 13
At start
: 2
Second reference : 3
After del
: 2

24. Анализ графа объектов
• Функции для анализа в модуле gc
• gc.get_referrers(*objs)
• gc.get_referents(*objs)
• Native-объекты должны предоставлять метод
tp_traverse
piątek, 27 września 13

25. Модуль weakref
• Слабые ссылки с callback на удаление объекта
• Proxy-объекты бросающие исключение при
использовании удаленного объекта (not hashable!)
• WeakValue и WeakKey словари
• WeakSet (3.2)
piątek, 27 września 13

26. In [11]: obj = ExpensiveObject()
In [12]: r = weakref.ref(obj)
In [15]: print('obj:', obj)
obj: <__main__.ExpensiveObject object at 0x108ea24d0>
In [16]: print('ref:', r)
ref: <weakref at 0x108eb62b8; to 'ExpensiveObject' at
0x108ea24d0>
In [17]: print('r():', r())
r(): <__main__.ExpensiveObject object at 0x108ea24d0>
In [18]: del obj
Deleting Expencive object
In [19]: print('r():', r())
r(): None
piątek, 27 września 13

27. Ограничения
• Не все типы могут быть weak: string, list,
tuple...
• Native-объекты должны реализовывать
поддержку (через tp_weaklistoffset )
• Осторожно с weak словарями!
piątek, 27 września 13

28. Garbage Collector
• Удаляет объекты,
недостижимые по
ссылкам из
корневого объекта
но с ненулевым
счетчиком ссылок
piątek, 27 września 13

29. GC в python
• Запускается когда колличество созданых
объектов поколения превышает количество
удаленных на х (по умолчанию 700, 10, 10)
• Либо вручную gc.collect()
• Low memory, idle не инициируют сборку
мусора
• Может работать долго
piątek, 27 września 13

30. Generations and thresholds
piątek, 27 września 13

31. Generations and thresholds
• 3 "поколения" (списка) объектов: 0,
piątek, 27 września 13
1, 2

32. Generations and thresholds
• 3 "поколения" (списка) объектов: 0, 1,
• Новые объекты попадают в 0 (не все)
piątek, 27 września 13
2

33. Generations and thresholds
• 3 "поколения" (списка) объектов: 0, 1,
• Новые объекты попадают в 0 (не все)
• Сборка мусора работает по поколениям
piątek, 27 września 13
2

34. Generations and thresholds
• 3 "поколения" (списка) объектов: 0, 1,
• Новые объекты попадают в 0 (не все)
• Сборка мусора работает по поколениям
• Объекты пережившие сборку мусора
переносятся в поколение +1
piątek, 27 września 13
2

35. Generations and thresholds
• 3 "поколения" (списка) объектов: 0, 1,
• Новые объекты попадают в 0 (не все)
• Сборка мусора работает по поколениям
• Объекты пережившие сборку мусора
2
переносятся в поколение +1
• Поколение 1 проверяется после threshold1
обработок поколения 0
piątek, 27 września 13

36. Ограничения GC
• Объекты с определенным __del__ не
уничтожаются GC (он не знает в каком
порядке их вызвать)
• Native-объекты которые могут содержать
ссылки должны правильно реализовывать
tp_traverse
piątek, 27 września 13

37. Проблемы с __del__
• Может создать циклические ссылки с
sys.exc_traceback и
sys.last_traceback (их нужно явно
занулить)
• Исключения в __del__ игнорируются с
выводом сообщения на stderr
• Не вызывается при завершении программы
piątek, 27 września 13

38. Удаление неудаляемых
объектов
• Вызвать gc.collect() что бы явно
запустить сборку мусора (вернет количество
удаленных объектов
• В gc.garbage список объектов с
циклическими ссылками и __del__.
Проходим по этому списку и разрываем
циклические ссылки. (gc.get_referrers)
• del
piątek, 27 września 13
gc.garbage[:]

39. Отладка
• gc.DEBUG_LEAK, gc.DEBUG_*
• Heapy (http://guppy-pe.sourceforge.net/)
• Meliae (https://launchpad.net/meliae)
• gdb-heap (https://fedorahosted.org/gdb-heap/)
piątek, 27 września 13

40. Альтернативы
• PyPy
• Отключить GC вообще и следить за деревом
объектов вручную
• Отключить но вызывать gc.collect() в
правильные моменты времени
piątek, 27 września 13

41. Спасибо
piątek, 27 września 13