PHP垃圾回收機制講解

PHP的垃圾回收機制

垃圾回收機制是一種動態(tài)存儲分配的方案。它會自動釋放程序不再需要的已分配的內存塊。垃圾回收機制可以讓程序員不必過分關心程序內存分配，從而將更多的精力投入到業(yè)務邏輯。在現(xiàn)在的流行各種語言當中，垃圾回收機制是新一代語言所共有的特征，如Python、PHP、C#、Ruby等都使用了垃圾回收機制。

好了，進入代碼實戰(zhàn)階段，注意兩點：

$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');

輸出的結果是：

其中，zval struct結構體用于保存$a，zend_value union聯(lián)合體用于保存數(shù)據內容也就是'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zval struct結構體來。

其中，zval和zend value的結構大概如下：（注意?。?！這并不是完整正確的PHP zval和zend_value在C語言中struct和union實現(xiàn)，僅僅是挑出最重點的部分寫出來，強調一下：你沒有必要一個字不差背誦過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 //變量是字符串類型

}

zend_value {

string "hello916" //值的內容

refcount 1 //引用計數(shù)

}

看到上面兩個，如果面試官問你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zval中有該變量的類型，當是字符串123的時候，type就是string，此時value指向“123”；當是整數(shù)123的時候，zval的type為int，value為123。這就是答題的思想，這很重要！而且，通過C語言都是可以實現(xiàn)的！具體真正的val和zend_value的模樣，有興趣的同學可以去網上搜搜，如果你沒有C語言的底子，可能比較吃力！前者是一個struct結構體，后者是一個union聯(lián)合體！

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

那么寫時拷貝是什么意思呢？看下面代碼：

?php
// 先不要問為什么非要加mt_rand，不然，絕筆說不過來了，到處都是坑
$a = 'hello'. mt_rand( 1, 1000 );
$b = $a;
$a = 123;
echo $b. PHP_EOL;
// 運行結果，不用我說吧，腳趾頭都知道是'hello'.mt_rand( 1, 1000 )的結果，絕對不可能是123。

其實，當你把$a賦值給$b的時候，$a的值并沒有真的復制了一份，這樣是對內存的極度不尊重，也是對時間復雜度的極度不尊重，計算機僅僅是將$b指向了$a的值而已，這就叫多快好省。那么，什么時候真正的發(fā)生復制呢？就是當我們修改$a的值為123的時候，這個時候就不得已進行復制，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');
// 運行結果為1，其中的原理你自己應該能理順了昂

叨逼叨了這么長，通過簡單的案例解釋清楚了兩個要點：引用計數(shù)和寫時拷貝，那么垃圾回收也該來了。當一個zval在被unset的時候、或者從一個函數(shù)中運行完畢出來（就是局部變量）的時候等等很多地方，都會產生zval與zend_value發(fā)生斷開的行為，這個時候zend引擎需要檢測的就是zend_value的refcount是否為0，如果為0，則直接KO free空出內容來。如果zend_value的recount不為0（廢話一定是大于0），這個value不能被釋放，但是也不代表這個zend_value是清白的，因為此zend_value依然可能是個垃圾。

什么樣的情況會導致zend_value的refcount不為0，但是這個zend_value卻是個垃圾呢？PHP7種兩種情況：

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

這種情況下，zend_value不會能釋放，但也不能放過它，不然一定會產生內存泄漏，所以這會兒zend_value會被扔到一個叫做垃圾回收堆中，然后zend引擎會依次對垃圾回收堆中的這些zend_value進行二次檢測，檢測是不是由于上述兩種情況造成的refcount為1但是自身卻確實沒有人再用了，如果一旦確定是上述兩種情況造成的，那么就會將zend_value徹底抹掉釋放內存。

那么垃圾回收發(fā)生在什么時候？有些同學可能有疑問，就是php不是運行一次就銷毀了嗎，我要著gc有何用？并不是啦，首先當一次fpm運行完畢后，最后一定還有gc的，這個銷毀就是gc；其次是，內存都是即用即釋放的，而不是攢著非得到最后，你想想一個典型的場景，你的控制器里的某個方法里用了一個函數(shù)，函數(shù)需要一個巨大的數(shù)組參數(shù)，然后函數(shù)還需要修改這個巨大的數(shù)組參數(shù)，你們應該是函數(shù)的運行范圍里面修改這個數(shù)組，所以此時會發(fā)生寫時拷貝了，當函數(shù)運行完畢后，就得趕緊釋放掉這塊兒內存以供給其他進程使用，而不是非得等到本地fpm request徹底完成后才銷毀。

說到最后，說些自己的話：大多數(shù)情況下，面試官問你問題主要是想一是要你個思維思路，二是看你學習程度。就像gc這個問題，其實很多腳本語言的垃圾回收機制基本上都是靠引用計數(shù)和寫時拷貝這兩種算法結合完成的，所以如果你設計一門腳本語言，gc機制就按照這兩種算法進行設計即可。其次是大多數(shù)phper不會看這些東西的，面試官問你這個問題不是要你死記硬背那么多細節(jié)，你背不過的，他還是想探測你平時有沒有更積極地往深層發(fā)展的心態(tài)。

注重體現(xiàn)重點，很多細節(jié)實在沒法寫，比如我舉個例子$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。不過你不用糾結這些細節(jié)，gc的關鍵就是能說出引用計數(shù)的原理和寫時拷貝，很多細節(jié)深處都各種奇奇怪怪的東西，面試官自己都不一定知道。

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