Python内存问题：提示和技巧

xman

　　Python 打算删除大量涉及像C和C++语言那样的复杂内存管理。当对象离开范围，就会被自动垃圾收集器回收。然而，对于由 Python  开发的大型且长期运行的系统来说，内存管理是不容小觑的事情。
　　在这篇博客中，我将会分享关于减少 Python 内存消耗的方法和分析导致内存消耗/膨胀根源的问题。这些都是从实际操作中总结的经验，我们正在构建 Datos  IO 的 RecoverX 分布式备份和恢复平台，这里主要要介绍的是在 Python(在 C++ ，Java 和 bash 中也有一些类似的组件)  中的开发。
　　Python 垃圾收集
　　Python解释器对正在使用的对象保持计数。当对象不再被引用指向的时候，垃圾收集器可以释放该对象，获取分配的内存。例如，如果你使用常规的Python(CPython，  不是JPython)时，Python的垃圾收集器将调用free()/delete() 。
　　实用工具
　　一、资源(resource)
　　resource 模块用来查看项目当前得的固有的)内存消耗
　　[固有内存是项目实际使用的RAM]

　　二、对象(objgraph)
　　objgraph 是一个实用模块，可以展示当前内存中存在的对象
　　[objgraph 文档和实例地址: http://mg.pov.lt/objgraph/]
　　来看看objgraph的简单用法:

　　注意，我们在内存中还持有10，423个dict的实例对象。
　　三、可视化objgraph依赖项
　　Objgraph有个不错的功能，可以显示Foo()对象在内存中存在的因素，即，显示谁持有对它的引用 (在这个例子中是list l)。
　　在RedHat/Centos上， 你可以使用sudo yum install yum install graphviz*安装graphviz
　　如需查看对象字典，d，请参考:
　　objgraph.show_refs(d， filename=sample-graph.png)

　　从内存使用角度来看，我们惊奇地发现为什么对象没有释放?这是因为有人在持有对它的引用。
　　这个小片段展示了objgraph怎样提供相关信息:

　　在这一案例中， 我们查看了Foo类型的随机对象。我们知道该特定对象被保存在内存中，因其引用链接在指定范围内。
　　有时，以上技巧能帮助我们理解，为什么当我们不再使用某对象时，Python垃圾回收器没有将垃圾回收。
　　难处理的是，有时候我们会发现Foo()占用了很多内存的类。这时我们可以用heapy()来回答以上问题。
　　四、Heapy
　　heapy 是一个实用的，用于调试内存消耗/泄漏的工具。查看  http://guppy-pe.sourceforge.net/。通常，我将objgraph和heapy搭配使用：用 heapy  查看分配对象随时间增长的差异，heapy能够显示对象持有的最大内存等;用Objgraph找backref链(例如：前4节)，尝试获取它们不能被释放的原因。
　　Heapy的典型用法是在不同地方的代码中调用一个函数，试图为内存使用量提供大量收集线索，找到可能会引发的问题：

　　减少内存消耗小技巧
　　在这一部分，我会介绍一些自己发现的可减少内存消耗的小窍门.
　　Slots
　　当你有许多对象时候可以使用Slots。Slotting传达给Python解释器：你的对象不需要动态的字典(从上面的例子2.2中，我们看到每个Foo()对象内部包含一个字典)
　　用slots定义你的对象，让python解释器知道你的类属性/成员是固定的.。这样可以有效地节约内存!
　　参考以下代码:

　　在这个例子中，减少了60%的内存消耗!
　　驻留：谨防驻留字符串!
　　Python会记录如字符串等不可改变的值(其每个值的大小依赖于实现方法)，这称为驻留。

　　这是由python解析器完成的，这样做可以节省内存，并加快比较速度。例如，如果两个字符串拥有相同的ID或引用--他们就是全等的。
　　然而，如果你的程序创建了许多小的字符串，你的内存就会出现膨胀。
　　生成字符串时使用Format来代替"+"
　　接下来，在构造字符串时，使用Format来代替"+"构建字符串。
　　亦即

　　在我们的系统中，当我们将某些字符串构造从"+"变为使用format时，内存会明显被节省。
　　关于系统级别
　　上面我们讨论的技巧可以帮助你找出系统内存消耗的问题。但是，随着时间的推移，python进程产生的内存消耗会持续增加。这似乎与以下问题有关:
　　为什么C中内存分配能够在Python内部起作用，这本质上是内存碎片导致的。因为，除非整个内存没有使用过，否则该分配过程不能调用free方法。但需要注意的是，内存的使用不是根据你所创建和使用的对象来进行排列。
　　内存增加也和上面讨论的"Interning" 有关。
　　以我的经验来看，减少python中内存消耗的比例是可行的。在Datos  IO中，我曾经针对指定的内存消耗进程实现过一个工作模块。对于序列化的工作单元，我们运行了一个工作进程。当工作进程完成后，  它会被移除了这是返回系统全部内存的唯一可以有效方法 。好的内存管理允许增加分配内存的大小，即允许工作进程长时间运行。
　　总结
　　我归纳了一些减少python进程消耗内存的技巧，当我们在代码中寻找内存泄漏时，一种方法是通过使用Heapy找出哪些Obj占用了较多内存，然后通过使用Objgraph找出内存被释放的原因(除非你认为他们本应该被释放)。
　　总的来说，我觉得在python中寻找内存问题是一种修行。随着时间的积累，对于系统中的内存膨胀和泄漏问题，你能产生一种直觉判断，并能更快地解决它们。愿你在发现问题的过程中找到乐趣!
　　编辑:武晓燕