PHP垃圾回收機制超詳細介紹

第PHP垃圾回收機制超詳細介紹目錄一、引用計數(shù)基礎知識二、生成zval容器三、增加zval的引用計數(shù)四、減少zval引用計數(shù)五、復合類型的zval容器六、增加復合類型的引用計數(shù)七、減少復合類型的引用計數(shù)八、特殊情況九、清理變量容器的問題十、回收周期十一、回收算法分析十二、性能考慮十三、垃圾回收機制的結論

一、引用計數(shù)基礎知識

每個php變量存在一個叫zval的變量容器中。一個zval變量容器，除了包含變量的類型和值，還包括兩個字節(jié)的額外信息。第一個是is_ref，是個bool值，用來標識這個變量是否是屬于引用集合。通過這個字節(jié)，php引擎才能把普通變量和引用變量區(qū)分開來，由于php允許用戶通過使用來使用自定義引用，zval變量容器中還有一個內部引用計數(shù)機制，來優(yōu)化內存使用。第二個額外字節(jié)是refcount，用以表示指向這個zval變量容器的變量個數(shù)。所有的符號存在一個符號表中，其中每個符號都有作用域(scope)，那些主腳本(比如：通過瀏覽器請求的的腳本)和每個函數(shù)或者方法也都有作用域。

二、生成zval容器

當一個變量被賦常量值時，就會生成一個zval變量容器

如果安裝了Xdebug，則可以通過xdebug_debug_zval()查看這兩個值，有兩種方法可以查看是否安裝了Xdebug。

使用phpinfo()方法查看當前的php版本是否安裝

使用php-m命令查看是否安裝xdebug擴展

$a="newstring";

xdebug_debug_zval('a');

a:(refcount=1,is_ref=0)string'newstring'(length=10)

三、增加zval的引用計數(shù)

把一個變量賦值給另一變量不會增加引用次數(shù)，當一個變量引用該變量時，才會增加引用次數(shù)

$a="newstring";

$b=$a;

xdebug_debug_zval('a');

$c=

xdebug_debug_zval('a');

a:(refcount=1,is_ref=0)string'newstring'(length=10)

a:(refcount=2,is_ref=1)string'newstring'(length=10)

四、減少zval引用計數(shù)

使用unset()可以減少引用次數(shù)

包含類型和值的這個變量容器就會從內存中刪除

$a="newstring";

$c=

xdebug_debug_zval('a');

unset($c);

xdebug_debug_zval('a');

a:(refcount=2,is_ref=1)string'newstring'(length=10)

a:(refcount=1,is_ref=1)string'newstring'(length=10)

五、復合類型的zval容器

與標量(scalar)類型的值不同

array和object類型的變量把它們的成員或屬性存在自己的符號表中

這意味著下面的例子將生成三個zval變量容器

這三個zval變量容器是:a，meaning和number

$a=array('meaning'='life','number'='42');

xdebug_debug_zval('a');

a:(refcount=2,is_ref=0)

array(size=2)

'meaning'=(refcount=1,is_ref=0)string'life'(length=4)

'number'=(refcount=1,is_ref=0)string'42'(length=2)

六、增加復合類型的引用計數(shù)

添加一個已經(jīng)存在的元素到數(shù)組中

$a=array('meaning'='life','number'=42);

$a['life']=$a['meaning'];

xdebug_debug_zval('a');

a:(refcount=1,is_ref=0)

array(size=3)

'meaning'=(refcount=2,is_ref=1)string'life'(length=4)

'number'=(refcount=1,is_ref=0)string'42'(length=2)

'life'=(refcount=2,is_ref=1)string'life'(length=4)

七、減少復合類型的引用計數(shù)

刪除數(shù)組中的一個元素

就是類似于從作用域中刪除一個變量.

刪除后，數(shù)組中的這個元素所在的容器的refcount值減少

$a=array('meaning'='life','number'='42');

$a['life']=$a['meaning'];

unset($a['meaning'],$a['number']);

xdebug_debug_zval('a');

a:(refcount=1,is_ref=0)

array(size=1)

'life'=(refcount=1,is_ref=0)string'life'(length=4)

八、特殊情況

當我們添加一個數(shù)組本身作為這個數(shù)組的元素時，事情就變得有趣

同上，對一個變量調用unset，將刪除這個符號，且它指向的變量容器中的引用次數(shù)也減1

$a=array('one');

$a[]=

xdebug_debug_zval('a');

a:(refcount=2,is_ref=1)

array(size=2)

0=(refcount=1,is_ref=0)string'one'(length=3)

1=(refcount=2,is_ref=1)

array

九、清理變量容器的問題

盡管不再有某個作用域中的任何符號指向這個結構(就是變量容器)，由于數(shù)組元素1仍然指向數(shù)組本身，所以這個容器不能被清除。

因為沒有另外的符號指向它，用戶沒有辦法清除這個結構，結果就會導致內存泄漏。

慶幸的是，php將在腳本執(zhí)行結束時清除這個數(shù)據(jù)結構，但是在php清除之前，將耗費不少內存。

如果上面的情況發(fā)生僅僅一兩次倒沒什么，但是如果出現(xiàn)幾千次，甚至幾十萬次的內存泄漏，這顯然是個大問題

十、回收周期

像以前的php用到的引用計數(shù)內存機制，無法處理循環(huán)的引用內存泄漏

而在php7.3中使用同步算法，來處理這個內存泄漏問題

如果一個引用計數(shù)增加，它將繼續(xù)被使用，當然就不再在垃圾中。

如果引用計數(shù)減少到零，所在變量容器將被清除(free)

就是說，僅僅在引用計數(shù)減少到非零值時，才會產(chǎn)生垃圾周期

在一個垃圾周期中，通過檢查引用計數(shù)是否減1，并且檢查哪些變量容器的引用次數(shù)是零，來發(fā)現(xiàn)哪部分是垃圾

十一、回收算法分析

為避免不得不檢查所有引用計數(shù)可能減少的垃圾周期

這個算法把所有可能根(possibleroots都是zval變量容器),放在根緩沖區(qū)(rootbuffer)中(用紫色來標記，稱為疑似垃圾)，這樣可以同時確保每個可能的垃圾根(possiblegarbageroot)在緩沖區(qū)中只出現(xiàn)一次。僅僅在根緩沖區(qū)滿了時，才對緩沖區(qū)內部所有不同的變量容器執(zhí)行垃圾回收操作?？瓷蠄D的步驟A。

在步驟B中，模擬刪除每個紫色變量。模擬刪除時可能將不是紫色的普通變量引用數(shù)減1，如果某個普通變量引用計數(shù)變成0了，就對這個普通變量再做一次模擬刪除。每個變量只能被模擬刪除一次，模擬刪除后標記為灰

在步驟C中，模擬恢復每個紫色變量。恢復是有條件的，當變量的引用計數(shù)大于0時才對其做模擬恢復。同樣每個變量只能恢復一次，恢復后標記為黑，基本就是步驟B的逆運算。這樣剩下的一堆沒能恢復的就是該刪除的藍色節(jié)點了，在步驟D中遍歷出來真的刪除掉

十二、性能考慮

主要有兩個領域對性能有影響

第一個是內存占用空間的節(jié)省

另一個是垃圾回收機制釋放已泄漏的內存耗費的時間增加