大话PHP中垃圾回收机制的解析

前言

平时经常听到很多人说到的gc，就是垃圾回收器，全称Garbage Collection。

早期版本，准确地说是5.3之前(不包括5.3)的垃圾回收机制，是没有专门的垃圾回收器的。只是简单的判断了一下变量的zval的refcount是否为0，是的话就释放否则不释放直至进程结束。

乍一看确实没毛病啊，然而其中隐藏着变量内存溢出的风险：bugs.php.net/bug.php?id=… ，无法回收的内存造成了内存泄漏，所以PHP5.3出现了专门负责清理垃圾数据、防止内存泄漏的GC。

php引用计数基本知识点

不准确但却通俗的说： refcount：多少个变量是一样的用了相同的值，这个数值就是多少。 is_ref：bool类型，当refcount大于2的时候，其中一个变量用了地址&的形式进行赋值，好了，它就变成1了。

主要讲讲如何用php来直观的看到这些计数的变化，走一波。首先需要在php上装上xdebug的扩展。

字符串类型变量

1.查看内部结构

<?php
    $name = "公众号：PHP开源社区";
    xdebug_debug_zval('name');

会得到：

name:(refcount=1, is_ref=0),string '公众号：PHP开源社区' (length=18)

2.增加一个计数

<?php
    $name = "公众号：PHP开源社区";
    $temp_name = $name;
    xdebug_debug_zval('name');

会得到：

name:(refcount=2, is_ref=0),string '公众号：PHP开源社区' (length=18)

看到了吧，refcount＋1了。

3.引用赋值

<?php
    $name = "公众号：PHP开源社区";
    $temp_name = &$name;
    xdebug_debug_zval('name');

　　会得到：

name:(refcount=2, is_ref=1),string '公众号：PHP开源社区' (length=18)

是的引用赋值会导致zval通过is_ref来标记是否存在引用的情况。

数组型的变量

<?php
    $name = ['a'=>'公众号', 'b'=>'PHP开源社区'];
    xdebug_debug_zval('name');

会得到：

name:
(refcount=1, is_ref=0),
array (size=2)
  'a' => (refcount=1, is_ref=0),string '公众号' (length=9)
  'b' => (refcount=1, is_ref=0),string 'PHP开源社区' (length=9)

还挺好理解的，对于数组来看是一个整体，对于内部kv来看又是分别独立的整体，各自都维护着一套zval的refount和is_ref。

销毁变量

<?php
    $name = "公众号：PHP开源社区";
    $temp_name = $name;
    xdebug_debug_zval('name');
    unset($temp_name);
    xdebug_debug_zval('name');

会得到：

name:(refcount=2, is_ref=0),string '公众号：PHP开源社区' (length=18)
name:(refcount=1, is_ref=0),string '公众号：PHP开源社区' (length=18)

refcount计数减1，说明unset并非一定会释放内存，当有两个变量指向的时候，并非会释放变量占用的内存，只是refcount减1.

php的内存管理机制

知道了zval是怎么一回事，接下来看看如何通过php直观看到内存管理的机制是怎么样的。

外在的内存变化

<?php
    //获取内存方法，加上true返回实际内存，不加则返回表现内存
    var_dump(memory_get_usage());
    $name = "公众号：PHP开源社区";
    var_dump(memory_get_usage());
    unset($name);
    var_dump(memory_get_usage());

会得到：

int 1593248
int 1593384
int 1593248

大致过程：定义变量->内存增加->清除变量->内存恢复

潜在的内存变化

当执行时候，内存的分配做了两件事情：

1.为变量名分配内存，存入符号表

2.为变量值分配内存

$name = "公众号：PHP开源社区";

再来看代码：

<?php

    var_dump(memory_get_usage());
    for($i=0;$i<100;$i++)
    {
        $a = "test".$i;
        $$a = "hello";    
    }
    var_dump(memory_get_usage());
    for($i=0;$i<100;$i++)
    {
        $a = "test".$i;
         unset($$a);    
    }
    var_dump(memory_get_usage());

会得到：

int 1596864
int 1612080
int 1597680

简直爆炸，怎么和之前看的不一样？内存没有全部回收回来。

对于php的核心结构Hashtable来说，由于未知性，定义的时候不可能一次性分配足够多的内存块。所以初始化的时候只会分配一小块，等不够的时候在进行扩容，而Hashtable只扩容不减少，所以就出现了上述的情况:当存入100个变量的时候，符号表不够用了就进行一次扩容，当unset的时候只释放了”为变量值分配内存”，而“为变量名分配内存”是在符号表的，符号表并没有缩小，所以没收回来的内存是被符号表占去了。

潜在的内存申请与释放设计

php和c语言一样，也是需要进行申请内存的，只不过这些操作作者都封装到底层了，php使用者无感知而已。

php并非简单的向os申请内存，而是会申请一大块内存，把其中一部分分给申请者，这样当再有逻辑来申请内存的时候，就不需要向os申请了，避免了频繁调用。当内存不够的时候才会再次申请

当释放内存的时候，php并非会把内存还给os，而是把内存轨道自己维护的空闲内存列表，以便重复利用。

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