一文聊聊php中的垃圾回收機制

這篇文章帶大家深入了解php中的垃圾回收機制，希望對大家有幫助！

一、引用計數基礎

• #每個php變數存在一個叫zval 的變數容器中。
• 一個 zval 變數容器，除了包含變數的型別和值，還包含兩個位元組的額外資訊。
• 第一個是 is_ref，是個bool值，用來識別這個變數是否屬於引用集合。透過這個位元組，php引擎才能把普通變數和引用變數區分開來，由於php允許使用者透過使用&來使用自訂引用，zval變數容器中還有一個內部引用計數機制，來優化記憶體使用。
• 第二個額外位元組是 refcount，用以表示指向這個zval變數容器的變數個數。
• 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：透過瀏覽器請求的的腳本)和每個函數或方法也都有作用域。

二、產生zval容器

• 當一個變數被賦常量值時，就會產生一個zval變數容器
• 如果安裝了Xdebug，則可以透過 xdebug_debug_zval() 查看這兩個值

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

#三、增加zval的引用計數

• 把一個變數賦值給另一個變數會增加引用次數

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

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

#四、減少zval引用計數

##使用
• unset() 可以減少引用次數 
包含類型和值的這個變數容器就會從記憶體中刪除

<?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;

#五、複合型別的zval容器

與 標量(scalar)型別的值不同
array和 object類型的變數把它們的成員或屬性存在自己的符號表中
這表示下面的範例將產生三個zval變數容器
這三個zval變數容器是: a，meaning和 number

<?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
)

六、增加複合型別的參考計數

加入一個已經存在的元素到陣列中

<?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'
)

七、減少複合類型的參考計數

刪除數組中的一個元素
• 就是類似於從作用域中刪除一個變量.
• 刪除後，陣列中的這個元素所在的容器的「refcount」值減少

<?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'
)

八、特殊情況

###################### ###當我們加入一個陣列本身作為這個陣列的元素時，事情就變得有趣 ######同上，對一個變數呼叫unset，將刪除這個符號，且它指向的變數容器中的引用次數也減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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