PHP中垃圾回收機制詳解

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時間 2021-01-15 18:01:43 程式設計程式設計師的圈子

主題: php 面試 laravel swoole nginx swoft kafka .net framework mysql xdebug

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前言

平時很多人說到的gc，就是垃圾回收器，全稱Garbage Collection。

早期版本，準確地說是5.3之前(不包括5.3)的垃圾回收機制，是沒有專門的垃圾回收器的。只是簡單的判斷了一下變數的zval的refcount是否為0，是的話就釋放否則不釋放直至程序結束。

乍一看確實沒毛病啊，然而其中隱藏著變數記憶體溢位的風險：http://bugs.php.net/bug.php?id=33595 ，無法回收的記憶體造成了記憶體洩漏，所以PHP5.3出現了專門負責清理垃圾資料、防止記憶體洩漏的GC。

php引用計數基本知識點

不準確但卻通俗的說：
refcount：多少個變數是一樣的用了相同的值，這個數值就是多少。
is_ref：bool型別，當refcount大於2的時候，其中一個變數用了地址&的形式進行賦值，好了，它就變成1了。

主要講講如何用php來直觀的看到這些計數的變化，走一波。
首先需要在php上裝上xdebug的擴充套件。

字串型別變數

1.檢視內部結構

<?php
    $name = "咖啡色的羊駝";
    xdebug_debug_zval('name');

會得到：

name:(refcount=1, is_ref=0),string '咖啡色的羊駝' (length=18)

2.增加一個計數

<?php
    $name = "咖啡色的羊駝";
    $temp_name = $name;
    xdebug_debug_zval('name');

會得到：

name:(refcount=2, is_ref=0),string '咖啡色的羊駝' (length=18)

看到了吧，refcount＋1了。

3.引用賦值

<?php
    $name = "咖啡色的羊駝";
    $temp_name = &$name;
    xdebug_debug_zval('name');

　　會得到：

name:(refcount=2, is_ref=1),string '咖啡色的羊駝' (length=18)

是的引用賦值會導致zval通過is_ref來標記是否存在引用的情況。

陣列型的變數

<?php
    $name = ['a'=>'咖啡色', 'b'=>'的羊駝'];
    xdebug_debug_zval('name');

會得到：

name:
(refcount=1, is_ref=0),
array (size=2)
  'a' => (refcount=1, is_ref=0),string '咖啡色' (length=9)
  'b' => (refcount=1, is_ref=0),string '的羊駝' (length=9)

還挺好理解的，對於陣列來看是一個整體，對於內部kv來看又是分別獨立的整體，各自都維護著一套zval的refount和is_ref。

銷燬變數

<?php
    $name = "咖啡色的羊駝";
    $temp_name = $name;
    xdebug_debug_zval('name');
    unset($temp_name);
    xdebug_debug_zval('name');

會得到：

name:(refcount=2, is_ref=0),string '咖啡色的羊駝' (length=18)
name:(refcount=1, is_ref=0),string '咖啡色的羊駝' (length=18)

refcount計數減1，說明unset並非一定會釋放記憶體，當有兩個變數指向的時候，並非會釋放變數佔用的記憶體，只是refcount減1.

php的記憶體管理機制

知道了zval是怎麼一回事，接下來看看如何通過php直觀看到記憶體管理的機制是怎麼樣的。

外在的記憶體變化

<?php
    //獲取記憶體方法，加上true返回實際記憶體，不加則返回表現記憶體
    var_dump(memory_get_usage());
    $name = "咖啡色的羊駝";
    var_dump(memory_get_usage());
    unset($name);
    var_dump(memory_get_usage());

會得到：

int 1593248
int 1593384
int 1593248

大致過程：定義變數->記憶體增加->清除變數->記憶體恢復

潛在的記憶體變化

當執行時候，記憶體的分配做了兩件事情：

1.為變數名分配記憶體，存入符號表

2.為變數值分配記憶體

$name = "咖啡色的羊駝";

再來看程式碼：

<?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());

會得到：

int 1596864
int 1612080
int 1597680

簡直爆炸，怎麼和之前看的不一樣？記憶體沒有全部回收回來。

對於php的核心結構Hashtable來說，由於未知性，定義的時候不可能一次性分配足夠多的記憶體塊。所以初始化的時候只會分配一小塊，等不夠的時候在進行擴容，而Hashtable只擴容不減少，所以就出現了上述的情況:當存入100個變數的時候，符號表不夠用了就進行一次擴容，當unset的時候只釋放了”為變數值分配記憶體”，而“為變數名分配記憶體”是在符號表的，符號表並沒有縮小，所以沒收回來的記憶體是被符號表佔去了。

潛在的記憶體申請與釋放設計

php和c語言一樣，也是需要進行申請記憶體的，只不過這些操作作者都封裝到底層了，php使用者無感知而已。

php並非簡單的向os申請記憶體，而是會申請一大塊記憶體，把其中一部分分給申請者，這樣當再有邏輯來申請記憶體的時候，就不需要向os申請了，避免了頻繁呼叫。當記憶體不夠的時候才會再次申請

當釋放記憶體的時候，php並非會把記憶體還給os，而是把記憶體軌道自己維護的空閒記憶體列表，以便重複利用。

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