简单谈谈PHP的GC-垃圾回收机制

心已赠人 2023-01-17 07:38 142阅读 0赞

PHP目前的开发框架，除了主流常用的[FPM][]框架，想必就是基于[swoole拓展][FPM]的常驻内存开发了。

我们在[FPM][]的开发模式中，每一次脚本程序结束之后，所有变量都会被销毁，内存会被释放，所以我们不用太担心。

但是常驻内存开发模式就不一样了，如果不注意变量内存的使用，无法很好的管理内存问题，会造成内存泄露。

所以，我们一定要熟悉PHP的垃圾回收机制([Garbage Collector][FPM] 简称GC)

写时复制与引用计数  
写时复制  
在PHP7+版本中，有关于变量内存的操作特性，采用了写时复制，也就是说， 在必要的时候才会进行深拷贝(即发生写的时候才会进行深拷贝).

当变量值为interned string字符串型(变量名,函数名,静态字符串,类名等)时,变量值存储在静态区,内存回收被系统全局接管,引用计数将一直为1 。

当赋值变量的值为 整型，浮点型 时,php7底层将会直接把值存储(php7的结构体将会直接存储简单数据类型),refcount将为0，我们用代码来看一下：

$a = 'chris'.time();
    $b = $a;  //此时$b指向$a的同一个内存地址
    $c = $a;  //一样
    xdebug_debug_zval('a');
    //a:(refcount=3, is_ref=0)string 'chris1614780053' (length=15)
    我们通过Xdebug来观察变量的信息，他们指的都是同一个内存地址,是引用。

$a = 'chris'.time();
    $b = '青玄';
    $c = $a;
    xdebug_debug_zval('a');
    xdebug_debug_zval('b');
    //a:(refcount=2, is_ref=0)string 'chris1614780283' (length=15)
     //b:(interned, is_ref=0)string '青玄' (length=6) //存在了静态区
    我们通过Xdebug来观察变量的信息，这时$b的值已经发生了变化，这时候，才会使用新的内存空间，$a的引用次数-1。

引用计数  
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(reference set)。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(也称符号即symbol)个数。

官方文档的描述  
简单来说，就是给变量引用的次数进行计算,当计数refcount不等于0时,说明这个变量已经被引用,不能直接被回收,否则可以直接回收，用代码来看看把

$a='chris'.time();
    $b=$a;
    $c=$a; 
    $b='青玄';
    
    unset($c);
    xdebug_debug_zval('a');
    //a:(refcount=1, is_ref=0)string 'chris1614780526'(length=5)
    //我们可以看到，删除$c，并不能把$a删除，因为refcount=1

内存泄漏

当 a 1 和 a1和 a1和a2的属性互相引用时,unset( a 1 , a1, a1,a2) 只能删除变量的引用,却没有真正的删除类的变量,这是为什么呢?

首先,类的实例化变量分为2个步骤

1:开辟类存储空间,用于存储类数据

2:实例化一个变量,类型为class,值指向类存储空间

当给变量赋值成功后,类的引用计数为1，同时，a1->ref指向了a2，导致a2类引用计数增加1，同时a1类被a2->ref引用，a1引用计数增加1

当unset时,只会删除类的变量引用,也就是-1,但是该类其实还存在了一次引用(类的互相引用),

这将造成这2个类内存永远无法释放,直到被gc机制循环查找回收,或脚本终止回收(域结束无法回收).

PHP作用域的生命周期和变量回收  
每个方法/函数都作为一个作用域,当运行完该作用域时,将会回收作用域内的所有变量，全局变量只有在脚本结束后才会回收。

我们可以通过以下方式来手动回收：

unset() : unset的回收原理其实就是引用计数-1,当引用计数-1之后为0时,将会直接回收该变量,否则不做操作(这就是上面内存泄漏的原因,引用计数-1并没有等于0)。  
赋值为null ：=null和unset($a),作用其实都为一致,null将变量值赋值为null,原先的变量值引用计数-1,而unset是将变量名从php底层变量表中清理,并将变量值引用计数-1,唯一的区别在于,=null,变量名还存在,而unset之后,该变量就没了。  
变量覆盖回收：通过给变量赋值其他值(例如null)进行回收，但是从程序的内存占用来说，覆盖变量并不是意义上的内存回收,只是将变量的内存修改为了其他值.内存不会直接清空。  
gc\_collect\_cycles ：强制执行周期回收，在PHP执行中，一旦根缓冲区满了或者调用gc\_collect\_cycles() 函数时，就会执行垃圾回收  
另外：为避免不得不检查所有引用计数可能减少的垃圾周期，PHP会有算法把疑似垃圾的变量，放在根缓冲区(root buffer)中，在根缓冲区满了的时候，也会对垃圾缓冲区进行一次回收。

具体见文档[https://www.php.net/manual/zh/features.gc.collecting-cycles.php][FPM]

[FPM]: http://github.crmeb.net/u/defu