PHPのガベージコレクションメカニズムについて説明する記事

この記事では、PHP のガベージ コレクション メカニズムについて詳しく説明します。お役に立てば幸いです。

#1. 参照カウントの基礎知識

各 PHP 変数には、
• zval ## という変数があります。 # 変数コンテナ内。 zval 変数コンテナには、変数の型と値に加えて、2 バイトの追加情報も含まれています。
• 最初の値は
is_ref
• で、この変数が参照コレクションに属しているかどうかを識別するために使用されるブール値です。このバイトを通じて、PHP エンジンは通常の変数と参照変数を区別できます。PHP ではユーザーが & を使用してカスタム参照を使用できるため、zval 変数コンテナにはメモリ使用量を最適化するための内部参照カウント メカニズムもあります。 2 番目の追加バイトは
refcount
• で、この zval 変数コンテナーを指す変数の数を示すために使用されます。 すべてのシンボルはシンボル テーブルに存在し、メイン スクリプト (例: ブラウザを通じて要求されたスクリプト) や各関数またはメソッドと同様に、各シンボルにスコープがあります。
• #2. zval コンテナの生成

#変数に定数値が割り当てられると、zval 変数コンテナが生成されます

Xdebug がインストールされている場合は、

xdebug_debug_zval()

• <?php $a = "new string";
  xdebug_debug_zval(&#39;a&#39;);
   
  //结果
  a: (refcount=1, is_ref=0)=&#39;new string&#39;

  3 を通じてこれら 2 つの値を表示できます。zval
## の参照カウントを増やします。

#ある変数を別の変数に代入すると、参照の数が増加します#

<?php $a = "new string";
$b = $a;
xdebug_debug_zval( &#39;a&#39; );

//结果
a: (refcount=2, is_ref=0)=&#39;new string&#39;

##4。zval の参照数を減らします

# Use
• unset()
参照の数を減らすことができます

型と値を含む変数コンテナはメモリから削除されます

<?php $a = "new string";
$c = $b = $a;
xdebug_debug_zval( &#39;a&#39; );
unset( $b, $c );
xdebug_debug_zval( &#39;a&#39; );

//结果
a: (refcount=3, is_ref=0)=&#39;new string&#39;
a: (refcount=1, is_ref=0)=&#39;new string&#39;

5 . 複合型 zval コンテナ
はスカラー型の値とは異なります
• 配列およびオブジェクト型変数は、メンバーまたは属性を独自のシンボル テーブルに格納します

これは、次の例が 3 つの zval 変数コンテナを生成することを意味します。3 つの zval 変数コンテナは次のとおりです: a、意味、番号

• <?php $a = array( &#39;meaning&#39; => 'life', 'number' => 42 );
  xdebug_debug_zval( 'a' );
  
  //结果
  a: (refcount=1, is_ref=0)=array (
     'meaning' => (refcount=1, is_ref=0)='life',
     'number' => (refcount=1, is_ref=0)=42
  )

• 6. 複合型の参照数を増やす
• ##既存の要素を配列に追加

<?php $a = array( &#39;meaning&#39; => 'life', 'number' => 42 );
$a['life'] = $a['meaning'];
xdebug_debug_zval( 'a' );

//结果
a: (refcount=1, is_ref=0)=array (
   'meaning' => (refcount=2, is_ref=0)='life',
   'number' => (refcount=1, is_ref=0)=42,
   'life' => (refcount=2, is_ref=0)='life'
)

7. 複合型の参照数を減らす

• 配列内の要素を削除することは、スコープから変数を削除することと似ています。

削除後、配列内の要素が配置されているコンテナの「refcount」値が減少します

<?php $a = array( &#39;meaning&#39; => 'life', 'number' => 42 );
$a['life'] = $a['meaning'];
unset( $a['meaning'], $a['number'] );
xdebug_debug_zval( 'a' );

//结果
a: (refcount=1, is_ref=0)=array (
   'life' => (refcount=1, is_ref=0)='life'
)

8. 特別な状況

配列自体をこの配列の要素として追加すると、興味深いことが起こります。
• 上記と同じように、変数に対して unset を呼び出すと、シンボルとそれが指す変数コンテナ内の参照の数が削除されます。また、マイナスになります。 1

<?php $a = array( &#39;one&#39; );
$a[] = &$a;
xdebug_debug_zval( &#39;a&#39; );

//结果
a: (refcount=2, is_ref=1)=array (
   0 => (refcount=1, is_ref=0)='one',
   1 => (refcount=2, is_ref=1)=...
)

九、清理变量容器的问题

• 尽管不再有某个作用域中的任何符号指向这个结构(就是变量容器)，由于数组元素“1”仍然指向数组本身，所以这个容器不能被清除 。
• 因为没有另外的符号指向它，用户没有办法清除这个结构，结果就会导致内存泄漏。
• 庆幸的是，php将在脚本执行结束时清除这个数据结构，但是在php清除之前，将耗费不少内存。
• 如果上面的情况发生仅仅一两次倒没什么，但是如果出现几千次，甚至几十万次的内存泄漏，这显然是个大问题

十、回收周期

• 像以前的 php 用到的引用计数内存机制，无法处理循环的引用内存泄漏
• 而在php 5.3.0 中使用同步算法，来处理这个内存泄漏问题
• 如果一个引用计数增加，它将继续被使用，当然就不再在垃圾中。
• 如果引用计数减少到零，所在变量容器将被清除(free)
• 就是说，仅仅在引用计数减少到非零值时，才会产生垃圾周期
• 在一个垃圾周期中，通过检查引用计数是否减1，并且检查哪些变量容器的引用次数是零，来发现哪部分是垃圾

十一、回收算法分析

• 为避免不得不检查所有引用计数可能减少的垃圾周期
• 这个算法把所有可能根(possible roots 都是zval变量容器),放在根缓冲区(root buffer)中(用紫色来标记，称为疑似垃圾)，这样可以同时确保每个可能的垃圾根(possible garbage root)在缓冲区中只出现一次。仅仅在根缓冲区满了时，才对缓冲区内部所有不同的变量容器执行垃圾回收操作。看上图的步骤 A。
• 在步骤 B 中，模拟删除每个紫色变量。模拟删除时可能将不是紫色的普通变量引用数减"1"，如果某个普通变量引用计数变成0了，就对这个普通变量再做一次模拟删除。每个变量只能被模拟删除一次，模拟删除后标记为灰
• 在步骤 C 中，模拟恢复每个紫色变量。恢复是有条件的，当变量的引用计数大于0时才对其做模拟恢复。同样每个变量只能恢复一次，恢复后标记为黑，基本就是步骤 B 的逆运算。这样剩下的一堆没能恢复的就是该删除的蓝色节点了，在步骤 D 中遍历出来真的删除掉

十二、性能考虑

• 主要有两个领域对性能有影响
• 第一个是内存占用空间的节省
• 另一个是垃圾回收机制释放已泄漏的内存耗费的时间增加

十三、垃圾回收机制的结论

• PHP中的垃圾回收机制，仅仅在循环回收算法确实运行时会有时间消耗上的增加。但是在平常的(更小的)脚本中应根本就没有性能影响。
• 然而，在平常脚本中有循环回收机制运行的情况下，内存的节省将允许更多这种脚本同时运行在你的服务器上。因为总共使用的内存没达到上限。
• 这种好处在长时间运行脚本中尤其明显，诸如长时间的测试套件或者daemon脚本此类

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