Проверка одной группы объектов стоит времени, пропорционального размеру группы, а полный проход сборщика — всему содержимому процесса

28 июля на discuss.python.org появилось предложение научить сборщик мусора принимать подсказки: разработчик или анализатор кода говорит, что вот эта группа объектов, скорее всего, больше никому не нужна, а сборщик проверяет и освобождает её, не запуская полный обход поколения.

Смысл в том, как в CPython устроено освобождение памяти. Основную работу делает подсчёт ссылок, он мгновенный и точный. Но объекты, ссылающиеся друг на друга по кругу, счётчиками не убираются: у запроса лежит ссылка на его статус, у статуса обратная ссылка на запрос, оба недостижимы снаружи, а счётчики у обоих равны единице. За такие случаи отвечает отдельный сборщик циклов, и он останавливает все потоки, чтобы обойти память.

🔘 предлагаемая проверка простая: просуммировать счётчики ссылок объектов группы и посчитать, сколько ссылок на них идёт изнутри самой группы. Совпало — снаружи на группу никто не смотрит, можно освобождать;
🔘 в примере с запросом и статусом обе суммы равны двум, поэтому пара удаляется без обхода кучи;
🔘 подсказка ничего не гарантирует и всегда проверяется, а если из какой-то категории приходит слишком много ложных подсказок, её можно перестать слушать;
🔘 автор ссылается на известный случай Instagram, где сборщик отключали и просто перезапускали машины по мере роста памяти, и на статистику, по которой сборка мусора съедает от 5 до 30 процентов процессорного времени;
🔘 в обсуждении сразу возразили: Терри Ридди спрашивает, насколько часто цикл нельзя просто разорвать руками, а Грег Юинг — есть ли алгоритм, который окажется дешевле честной сборки;
🔘 ещё одно возражение практическое: подсказки придётся обновлять при каждой правке структур данных и как-то проверять тестами, а если уж писать такой тест, проще искать сами циклы и разрывать их.

Замеров у автора нет, работающего кода тоже: это предложение и спор вокруг него. Но читать его полезно из-за самого разбора механики: видно, что подсчёт ссылок и сборщик циклов решают разные задачи, и что цена второго определяется размером всей кучи, а не количеством мусора.

Обсуждение: https://discuss.python.org/t/improving-python-garbage-collection-performance-by-providing-unreachable-cycles-hints/108307

@zen_of_python