深入了解PHP的垃圾回收机制

目录
  • 一、引用计数基础知识
  • 二、生成zval容器
  • 三、增加zval的引用计数
  • 四、减少zval引用计数
  • 五、复合类型的zval容器
  • 六、增加复合类型的引用计数
  • 七、减少复合类型的引用计数
  • 八、特殊情况
  • 九、清理变量容器的问题
  • 十、回收周期
  • 十一、回收算法分析
  • 十二、性能考虑
  • 十三、垃圾回收机制的结论

一、引用计数基础知识

每个php变量存在一个叫 zval 的变量容器中。

一个 zval 变量容器,除了包含变量的类型和值,还包括两个字节的额外信息。

第一个是 is_ref,是个bool值,用来标识这个变量是否是属于引用集合。通过这个字节,php引擎才能把普通变量和引用变量区分开来,由于php允许用户通过使用&来使用自定义引用,zval变量容器中还有一个内部引用计数机制,来优化内存使用。

第二个额外字节是 refcount,用以表示指向这个zval变量容器的变量个数。

所有的符号存在一个符号表中,其中每个符号都有作用域(scope),那些主脚本(比如:通过浏览器请求的的脚本)和每个函数或者方法也都有作用域。

二、生成zval容器

当一个变量被赋常量值时,就会生成一个zval变量容器

如果安装了Xdebug,则可以通过 xdebug_debug_zval() 查看这两个

<?php
$a = "new string";
xdebug_debug_zval('a');

//结果
a: (refcount=1, is_ref=0)='new string'

三、增加zval的引用计数

把一个变量赋值给另一变量将增加引用次数

<?php
$a = "new string";
$b = $a;
xdebug_debug_zval( 'a' );

//结果
a: (refcount=2, is_ref=0)='new string'

四、减少zval引用计数

使用 unset() 可以减少引用次数

包含类型和值的这个变量容器就会从内存中删除

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

//结果
a: (refcount=3, is_ref=0)='new string'
a: (refcount=1, is_ref=0)='new string'

五、复合类型的zval容器

  • 与 标量(scalar)类型的值不同
  • array和 object类型的变量把它们的成员或属性存在自己的符号表中
  • 这意味着下面的例子将生成三个zval变量容器
  • 这三个zval变量容器是: a,meaning和 number

<?php
$a = array( 'meaning' => '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、增加复合类型的引用计数

添加一个已经存在的元素到数组中

<?php
$a = array( 'meaning' => '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、减少复合类型的引用计数

删除数组中的一个元素

就是类似于从作用域中删除一个变量.

删除后,数组中的这个元素所在的容器的“refcount”值减少

<?php
$a = array( 'meaning' => '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、特殊情况

当我们添加一个数组本身作为这个数组的元素时,事情就变得有趣

同上,对一个变量调用unset,将删除这个符号,且它指向的变量容器中的引用次数也减1

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

//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。

到此这篇关于深入了解PHP的垃圾回收机制的文章就介绍到这了,更多相关PHP垃圾回收机制内容请搜索我们以前的文章或继续浏览下面的相关文章希望大家以后多多支持我们!

时间: 2022-08-09

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