python閉包&深淺拷貝&垃圾回收&with語句
- 2020 年 3 月 6 日
- 筆記
1. 閉包
1、閉包概念
1. 在一個外函數中定義了一個內函數，內函數里運用了外函數的臨時變數，並且外函數的返回值是內函數的引用，這樣就構成了一個閉包
2. 一般情況下，在我們認知當中，如果一個函數結束，函數的內部所有東西都會釋放掉，還給記憶體，局部變數都會消失。
3. 但是閉包是一種特殊情況，如果外函數在結束的時候發現有自己的臨時變數將來會在內部函數中用到，就把這個臨時變數綁定給了內部函數，然後自己再結束。
2、閉包特點
1. 必須有一個內嵌函數
2. 內嵌函數必須引用外部函數中的變數
3. 外部函數的返回值必須是內嵌函數
#閉包函數的實例 def outer( a ): b = 10 def inner(): # 在內函數中 用到了外函數的臨時變數 print(a+b) # 外函數的返回值是內函數的引用 return inner if __name__ == '__main__': demo = outer(5) demo() # 15 # 在這裡我們調用外函數傳入參數5 # 此時外函數兩個臨時變數 a是5 b是10 ，並創建了內函數，然後把內函數的引用返回存給了demo # 外函數結束的時候發現內部函數將會用到自己的臨時變數，這兩個臨時變數就不會釋放，會綁定給這個內部函數 # 我們調用內部函數，看一看內部函數是不是能使用外部函數的臨時變數 # demo存了外函數的返回值，也就是inner函數的引用，這裡相當於執行inner函數
閉包實例
3、閉包中內函數修改外函數局部變數
1、在基本的python語法當中，一個函數可以隨意讀取全局數據，但是要修改全局數據的時候有兩種方法:
1） global 聲明全局變數
2） 全局變數是可變類型數據的時候可以修改
2、在閉包情況下使用下面兩種方法修改
1）在python3中，可以用nonlocal 關鍵字聲明 一個變數， 表示這個變數不是局部變數空間的變數，需要向上一層變數空間找這個變數。
2）在python2中，沒有nonlocal這個關鍵字，我們可以把閉包變數改成可變類型數據進行修改，比如列表。
2. 拷貝
1、python的變數及其存儲
python的一切變數都是對象，變數的存儲，採用了引用語義的方式，存儲的只是一個變數的值所在的記憶體地址，而不是這個變數的只本身
2、淺copy與deepcopy
1、淺copy： 不管多麼複雜的數據結構，淺拷貝都只會copy一層
2、deepcopy : 深拷貝會完全複製原變數相關的所有數據，在記憶體中生成一套完全一樣的內容，我們對這兩個變數中任意一個修改都不會影響其他變數
3. Python垃圾回收機制
1、引用計數
1. 原理
1）當一個對象的引用被創建或者複製時，對象的引用計數加1；當一個對象的引用被銷毀時，對象的引用計數減1.
2）當對象的引用計數減少為0時，就意味著對象已經再沒有被使用了，可以將其記憶體釋放掉。
2. 優點
引用計數有一個很大的優點，即實時性，任何記憶體，一旦沒有指向它的引用，就會被立即回收，而其他的垃圾收集技術必須在某種特殊條件下才能進行無效記憶體的回收。
3. 缺點
1）引用計數機制所帶來的維護引用計數的額外操作與Python運行中所進行的記憶體分配和釋放，引用賦值的次數是成正比的，
2）這顯然比其它那些垃圾收集技術所帶來的額外操作只是與待回收的記憶體數量有關的效率要低。
3）同時，因為對象之間相互引用，每個對象的引用都不會為0，所以這些對象所佔用的記憶體始終都不會被釋放掉。
2、標記－清除
1. 說明
1）它分為兩個階段：第一階段是標記階段，GC會把所有的活動對象打上標記，第二階段是把那些沒有標記的對象非活動對象進行回收。
2）對象之間通過引用（指針）連在一起，構成一個有向圖
3）從根對象（root object）出發，沿著有向邊遍歷對象，可達的（reachable）對象標記為活動對象，不可達的對象就是要被清除的非活動對象。
根對象就是全局變數、調用棧、暫存器。
註：像是PyIntObject、PyStringObject這些不可變對象是不可能產生循環引用的，因為它們內部不可能持有其它對象的引用。
1. 在上圖中，可以從程式變數直接訪問塊1，並且可以間接訪問塊2和3,程式無法訪問塊4和5
2. 第一步將標記塊1，並記住塊2和3以供稍後處理。
3. 第二步將標記塊2，第三步將標記塊3，但不記得塊2，因為它已被標記。
4. 掃描階段將忽略塊1，2和3，因為它們已被標記，但會回收塊4和5。
2、缺點
1）標記清除演算法作為Python的輔助垃圾收集技術，主要處理的是一些容器對象，比如list、dict、tuple等
因為對於字元串、數值對象是不可能造成循環引用問題。
2）清除非活動的對象前它必須順序掃描整個堆記憶體，哪怕只剩下小部分活動對象也要掃描所有對象。
3、分代回收
1. 分代回收是建立在標記清除技術基礎之上的，是一種以空間換時間的操作方式。
2. Python將記憶體分為了3“代”，分別為年輕代（第0代）、中年代（第1代）、老年代（第2代）
3. 他們對應的是3個鏈表，它們的垃圾收集頻率與對象的存活時間的增大而減小。
4. 新創建的對象都會分配在年輕代，年輕代鏈表的總數達到上限時，Python垃圾收集機制就會被觸發
5. 把那些可以被回收的對象回收掉，而那些不會回收的對象就會被移到中年代去，依此類推
6. 老年代中的對象是存活時間最久的對象，甚至是存活於整個系統的生命周期內。
4. 上下文管理(with)
with open('/etc/passwd') as f: for line in f: print(line) # 這段程式碼的作用：打開一個文件，如果一切正常，把文件對象賦值給f，然後用迭代器遍歷文件中每一行，當完成時，關閉文件； # 而無論在這段程式碼的任何地方，如果發生異常，此時文件仍會被關閉。
