python源码阅读（2）-- python高级话题

这部分内容主要包含

• 运行环境初始化
  1. 初始化完成的一个重要作用是加载基础module，比如__builtin__，sys等，初始化类型和异常系统
  2. python最终创建PyDictObject对象，维护系统所有的module
  3. PyFunctionObject是对函数指针的包装，同样使用了缓冲池
  4. 最后启动字节码虚拟机
• 模块的动态加载机制
  1. 原理是site.py将site-packages路径加入到sys.path中，将目录下所有.pth文件中的所有路径加入到sys.path中
  2. import机制影响了当前的local名字空间，运行python时python会将一大批module加载到内存中，但不会暴露在当前的local名字空间中，需要用户显式引入
  3. 当前名字空间的__builtins__为PyModuleObject，其维护的dict为import xxx中dir(xxx)中的__builtins__，名称相同对象不同
  4. import会影响到全局的module集合，好处是多处引用可以从module集合缓存中返回
  5. 通过from...import的方式精确引入减少内存占用，避免名字空间遭到污染
  6. python采用全局module集合sys.modules，import会在该pool里查找，引入符号关联，不存在的通过动态加载，删除import的module只是修改为程序不可感知，pool中依然存在
  7. 推测循环引用是名字空间的混乱导致不可用，而局部引入则为名字空间的范围不同所以可行
• 多线程机制
  1. python所有的线程都共享同样的builtin名字空间
  2. 去除GIL在尝试在基准测试(尤其是单线程操作测试上)效率只有使用GIL的一半，因为细粒度的锁机制会导致大量的加锁解锁动作操作，对操作系统来说是重量级的动作。没了GIL的保护，编写Python扩展模块的难度将增加
  3. 对于IO密集的操作适合使用多线程，CPU密集的操作适合使用多进程
  4. Python的线程机制即为操作系统的原生线程
  5. Python启动时只支持单线程，多线程由用户触发，减少线程切换的无用功
  6. threading是thread的高级封装，是用python实现，thread是比较低级的系统线程的封装，用c实现
• 内存管理机制
  1. 内存管理主要分4层：第一层主要是malloc和free，由操作系统管理，python不能干涉。第二层提供一层统一的raw memory的管理接口用于不同操作系统的不同行为。第三、四层为内存池，申请内存小于256字节会在内存池中申请，否则转化为malloc，可通过修改源码改变这个临界值。
  2. 引用计数：优点为实时性，一旦引用为0即回收，缺点为维护引用数的开销和循环引用。python采用了各种对象相关的内存池来弥补引用计数的缺点。
  3. 为了解决引用计数的循环引用，python引入了标记--清除和分代收集两种技术。标记--清除采用从根对象的集合(全局引用和函数栈中的引用)出发，不可达的进行垃圾回收。分代收集根据内存块存在的时间分‘代’，存在越久越不可能是垃圾，越少去收集，反之则每次都需要去收集。