分析PHP的垃圾回收機(jī)制

如果用過(guò)C語(yǔ)言，那么申請(qǐng)內(nèi)存的方式是malloc或者是calloc，然后你用完這個(gè)內(nèi)存后，一定不要忘了用free函數(shù)去釋放掉，這就是傳說(shuō)中手動(dòng)垃圾回收，一般都是掃地神僧用這種方式。很多高層次語(yǔ)言中，你這輩子都是接觸不到內(nèi)存管理的，比如世界上最好的語(yǔ)言php，這種語(yǔ)言替你管理了內(nèi)存，你就安安心心寫(xiě)爛代碼即可。寫(xiě)php的，你說(shuō)你關(guān)心內(nèi)存，我是不怎么相信的，一定是你在裝逼。當(dāng)然了，如果你用的swoole或者wm或者自己發(fā)明的常駐內(nèi)存級(jí)php應(yīng)用,那你將不得不關(guān)注內(nèi)存泄露問(wèn)題，也就說(shuō)一定要記得釋放無(wú)用變量。那么，在用的最普遍地最傳統(tǒng)的web開(kāi)發(fā)中，php的自動(dòng)垃圾回收機(jī)制是怎樣的呢？這個(gè)問(wèn)題我們先這么想，就是都知道php是C語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)的，現(xiàn)在把C語(yǔ)言給你放在這里了，然后你想想如何用C語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)對(duì)一個(gè)變量的統(tǒng)計(jì)以及釋放。你不要想如何實(shí)現(xiàn)php，你就想C語(yǔ)言如何實(shí)現(xiàn)一個(gè)變量，從聲明開(kāi)始到最后沒(méi)人用了，就把這個(gè)變量所占的內(nèi)存給釋放掉。你從這個(gè)角度出發(fā)，就會(huì)舒服一些，這不再是一個(gè)技術(shù)難題，而是一個(gè)傻逼產(chǎn)品經(jīng)理提的一個(gè)傻逼需求。好了，步入正題，PHP進(jìn)行內(nèi)存管理的核心算法一共兩項(xiàng)：一是引用計(jì)數(shù)，二是寫(xiě)時(shí)拷貝，請(qǐng)理（bei）解（song）。當(dāng)你聲明一個(gè)PHP變量的時(shí)候，C語(yǔ)言就在底層給你搞了一個(gè)叫做zval的struct（結(jié)構(gòu)體）；如果你還給這個(gè)變量賦值了，比如“hello world”，那么C語(yǔ)言就在底層再給你搞一個(gè)叫做zend_value的union（聯(lián)合體），總體看來(lái)就是這樣的：

好了，進(jìn)入代碼實(shí)戰(zhàn)階段，注意兩點(diǎn)：

$a = 'hello'. mt_rand( 1, 1000 );
echo xdebug_debug_zval( 'a');
$b = $a;
echo xdebug_debug_zval( 'a');
$c = $a;
echo xdebug_debug_zval( 'a');
unset( $c );
echo xdebug_debug_zval( 'a');

輸出的結(jié)果是：

其中，zval struct結(jié)構(gòu)體用于保存$a，zend_value union聯(lián)合體用于保存數(shù)據(jù)內(nèi)容也就是'hello916'。由于后面又聲明了b和c，所以C不得不又在底層給你搞出兩個(gè)zval struct結(jié)構(gòu)體來(lái)。

其中，zval和zend value的結(jié)構(gòu)大概如下：（注意！??！這并不是完整正確的PHP zval和zend_value在C語(yǔ)言中struct和union實(shí)現(xiàn)，僅僅是挑出最重點(diǎn)的部分寫(xiě)出來(lái)，強(qiáng)調(diào)一下：你沒(méi)有必要一個(gè)字不差背誦過(guò)zval和zend_value，你只需要知道原理）

zval {

string "a" //變量的名字是a

value zend_value //變量的值

type string //變量是字符串類(lèi)型

}

zend_value {

string "hello916" //值的內(nèi)容

refcount 1 //引用計(jì)數(shù)

}

看到上面兩個(gè)，如果面試官問(wèn)你php變量為什么能夠保存字符串"123"也能保存數(shù)字123，你知道該怎么回答了吧？就答出重點(diǎn)zval中有該變量的類(lèi)型，當(dāng)是字符串123的時(shí)候，type就是string，此時(shí)value指向“123”；當(dāng)是整數(shù)123的時(shí)候，zval的type為int，value為123。這就是答題的思想，這很重要！而且，通過(guò)C語(yǔ)言都是可以實(shí)現(xiàn)的！具體真正的val和zend_value的模樣，有興趣的同學(xué)可以去網(wǎng)上搜搜，如果你沒(méi)有C語(yǔ)言的底子，可能比較吃力！前者是一個(gè)struct結(jié)構(gòu)體，后者是一個(gè)union聯(lián)合體！

這個(gè)refcount就是傳說(shuō)中的引用計(jì)數(shù)了，初始化的時(shí)候a后面的引用次數(shù)為1（注意，正確說(shuō)法應(yīng)該是a后面的賦值的數(shù)組zend_value引用計(jì)數(shù)為1，而不是a這個(gè)變量zval本身）。然后我們將$b = $a，其實(shí)相當(dāng)于又一個(gè)變量指向了這個(gè)zend_value，所以refcount變?yōu)?，最后將$c = $a，同理，zend_value的refcount再次加1變成了3。然后，我們用unset( $c )，這會(huì)兒，C語(yǔ)言要做的就是把$c的zval給KO free掉，但是并不是free zend_value，這會(huì)兒zend_value的refcount就自然而然減1變成2了。

那么寫(xiě)時(shí)拷貝是什么意思呢？看下面代碼：

?php
// 先不要問(wèn)為什么非要加mt_rand，不然，絕筆說(shuō)不過(guò)來(lái)了，到處都是坑
$a = 'hello'. mt_rand( 1, 1000 );
$b = $a;
$a = 123;
echo $b. PHP_EOL;

// 運(yùn)行結(jié)果，不用我說(shuō)吧，腳趾頭都知道是'hello'.mt_rand( 1, 1000 )的結(jié)果，絕對(duì)不可能是123。

其實(shí)，當(dāng)你把$a賦值給$b的時(shí)候，$a的值并沒(méi)有真的復(fù)制了一份，這樣是對(duì)內(nèi)存的極度不尊重，也是對(duì)時(shí)間復(fù)雜度的極度不尊重，計(jì)算機(jī)僅僅是將$b指向了$a的值而已，這就叫多快好省。那么，什么時(shí)候真正的發(fā)生復(fù)制呢？就是當(dāng)我們修改$a的值為123的時(shí)候，這個(gè)時(shí)候就不得已進(jìn)行復(fù)制，避免$b的值和$a的一樣。

?php
$a = 'hello'. mt_rand( 1, 1000 );
$b = $a;
echo xdebug_debug_zval( 'a');
$a = 'world'. mt_rand( 2, 2000 );
echo xdebug_debug_zval( 'a');

// 運(yùn)行結(jié)果為1，其中的原理你自己應(yīng)該能理順了昂

叨逼叨了這么長(zhǎng)，通過(guò)簡(jiǎn)單的案例解釋清楚了兩個(gè)要點(diǎn)：引用計(jì)數(shù)和寫(xiě)時(shí)拷貝，那么垃圾回收也該來(lái)了。當(dāng)一個(gè)zval在被unset的時(shí)候、或者從一個(gè)函數(shù)中運(yùn)行完畢出來(lái)（就是局部變量）的時(shí)候等等很多地方，都會(huì)產(chǎn)生zval與zend_value發(fā)生斷開(kāi)的行為，這個(gè)時(shí)候zend引擎需要檢測(cè)的就是zend_value的refcount是否為0，如果為0，則直接KO free空出內(nèi)容來(lái)。如果zend_value的recount不為0（廢話(huà)一定是大于0），這個(gè)value不能被釋放，但是也不代表這個(gè)zend_value是清白的，因?yàn)榇藌end_value依然可能是個(gè)垃圾。

什么樣的情況會(huì)導(dǎo)致zend_value的refcount不為0，但是這個(gè)zend_value卻是個(gè)垃圾呢？PHP7種兩種情況：

?php
$arr = [ 1 ];
$arr[] = $arr;
unset( $arr );

這種情況下，zend_value不會(huì)能釋放，但也不能放過(guò)它，不然一定會(huì)產(chǎn)生內(nèi)存泄漏，所以這會(huì)兒zend_value會(huì)被扔到一個(gè)叫做垃圾回收堆中，然后zend引擎會(huì)依次對(duì)垃圾回收堆中的這些zend_value進(jìn)行二次檢測(cè)，檢測(cè)是不是由于上述兩種情況造成的refcount為1但是自身卻確實(shí)沒(méi)有人再用了，如果一旦確定是上述兩種情況造成的，那么就會(huì)將zend_value徹底抹掉釋放內(nèi)存。

那么垃圾回收發(fā)生在什么時(shí)候？有些同學(xué)可能有疑問(wèn)，就是php不是運(yùn)行一次就銷(xiāo)毀了嗎，我要著gc有何用？并不是啦，首先當(dāng)一次fpm運(yùn)行完畢后，最后一定還有g(shù)c的，這個(gè)銷(xiāo)毀就是gc；其次是，內(nèi)存都是即用即釋放的，而不是攢著非得到最后，你想想一個(gè)典型的場(chǎng)景，你的控制器里的某個(gè)方法里用了一個(gè)函數(shù)，函數(shù)需要一個(gè)巨大的數(shù)組參數(shù)，然后函數(shù)還需要修改這個(gè)巨大的數(shù)組參數(shù)，你們應(yīng)該是函數(shù)的運(yùn)行范圍里面修改這個(gè)數(shù)組，所以此時(shí)會(huì)發(fā)生寫(xiě)時(shí)拷貝了，當(dāng)函數(shù)運(yùn)行完畢后，就得趕緊釋放掉這塊兒內(nèi)存以供給其他進(jìn)程使用，而不是非得等到本地fpm request徹底完成后才銷(xiāo)毀。

說(shuō)到最后，說(shuō)些自己的話(huà)：大多數(shù)情況下，面試官問(wèn)你問(wèn)題主要是想一是要你個(gè)思維思路，二是看你學(xué)習(xí)程度。就像gc這個(gè)問(wèn)題，其實(shí)很多腳本語(yǔ)言的垃圾回收機(jī)制基本上都是靠引用計(jì)數(shù)和寫(xiě)時(shí)拷貝這兩種算法結(jié)合完成的，所以如果你設(shè)計(jì)一門(mén)腳本語(yǔ)言，gc機(jī)制就按照這兩種算法進(jìn)行設(shè)計(jì)即可。其次是大多數(shù)phper不會(huì)看這些東西的，面試官問(wèn)你這個(gè)問(wèn)題不是要你死記硬背那么多細(xì)節(jié)，你背不過(guò)的，他還是想探測(cè)你平時(shí)有沒(méi)有更積極地往深層發(fā)展的心態(tài)。

注重體現(xiàn)重點(diǎn)，很多細(xì)節(jié)實(shí)在沒(méi)法寫(xiě)，比如我舉個(gè)例子$a=[]，xdebug_debug_zval( $a )的refcount值你猜是多少？ 7.1.17下竟然是2，你是不是以為是1，然而并不是。不過(guò)你不用糾結(jié)這些細(xì)節(jié)，gc的關(guān)鍵就是能說(shuō)出引用計(jì)數(shù)的原理和寫(xiě)時(shí)拷貝，很多細(xì)節(jié)深處都各種奇奇怪怪的東西，面試官自己都不一定知道。

以上就是淺談PHP的垃圾回收機(jī)制的詳細(xì)內(nèi)容，更多關(guān)于PHP的垃圾回收機(jī)制的資料請(qǐng)關(guān)注腳本之家其它相關(guān)文章！