十分鐘搞清php垃圾回收原理

php垃圾回收機制，對於PHPer來說是一個不陌生但又不是很熟悉的內容。那麼php是怎麼實現對不需要的記憶體進行回收的呢？

php變數的記憶體儲存結構：

首先還是需要了解下基礎知識，以便於垃圾回收原理內容的理解。大家都知道php是由C寫而成的，所以php變數的內部儲存結構也會和C語言相關，也就是zval的結構體：

struct _zval_struct {
    union {
        long lval;
        double dval;
        struct {
            char *val;
            int len;
        } str;
        HashTable *ht;
        zend_object_value obj;
    } value;                    //变量value值
    zend_uint refcount__gc;   //引用计数内存中使用次数，为0删除该变量
    zend_uchar type;           //变量类型
    zend_uchar is_ref__gc;    //区分是否是引用变量
};

從上面結構體內容可以看出每一個php變數都會由變數類型、value值、引用計數次數和是否是引用變數四部分組成

註：上面zval結構體是php5.3版本之後的結構，php5.3之前因為沒有引進新的垃圾回收機制，即GC，所以命名也沒有_gc；而php7版本之後由於效能問題所以改寫了zval結構，這裡不再表述。

引用計數原則：

了解了php變數的內部儲存結構之後，我們再了解下php變數賦值相關的原理與早期垃圾回收機制

變數容器

非array和object變數

每次將常數賦值給一個變數時，都會產生一個變數容器。

範例：

$a = '许铮的技术成长之路';
xdebug_debug_zval('a')

結果：

a: (refcount=1, is_ref=0)='许铮的技术成长之路'

array和object變數

##會產生元素個數1的變數容器

範例：

$b = [
'name' => '许铮的技术成长之路',
'number' => 3
];
xdebug_debug_zval('b')

結果：

b: (refcount=1, is_ref=0)=array ('name' => (refcount=1, is_ref=0)='许铮的技术成长之路', 
'number' => (refcount=1, is_ref=0)=3)

賦值原理（寫時複製技術）

了解了常數賦值之後，接下來我們從記憶體角度思考變數之間的賦值

舉例：

$a = [
'name' => '许铮的技术成长之路',
'number' => 3
]; //创建一个变量容器，变量a指向给变量容器，a的ref_count为1
$b = $a; //变量b也指向变量a指向的变量容器，a和b的ref_count为2
xdebug_debug_zval('a', 'b');
$b['name'] = '许铮的技术成长之路1';//变量b的其中一个元素发生改变，此时会复制出一个新的变量容器，
变量b重新指向新的变量容器，a和b的ref_count变成1
xdebug_debug_zval('a', 'b');

結果：

a: (refcount=2, is_ref=0)=array ('name' => (refcount=1, is_ref=0)='许铮的技术成长之路', 'number' => (refcount=1, is_ref=0)=3)
b: (refcount=2, is_ref=0)=array ('name' => (refcount=1, is_ref=0)='许铮的技术成长之路', 'number' => (refcount=1, is_ref=0)=3)
a: (refcount=1, is_ref=0)=array ('name' => (refcount=1, is_ref=0)='许铮的技术成长之路', 'number' => (refcount=1, is_ref=0)=3)
b: (refcount=1, is_ref=0)=array ('name' => (refcount=1, is_ref=0)='许铮的技术成长之路1', 'number' => (refcount=1, is_ref=0)=3)

所以，當變數a賦值給變數b的時候，並沒有立刻產生一個新的變數容器，而是將變數b指向了變數a指向的變數容器，也就是記憶體"共享"；而當變數b其中一個元素改變時，才會真正發生變數容器複製，這就是

寫時複製技術

引用計數清除0

當變數容器的ref_count計數清除時，表示變數容器就會被銷毀，實現了記憶體回收，這也是php5.3版本之前的垃圾回收機制

範例：

$a = "许铮的技术成长之路";
$b = $a;
xdebug_debug_zval('a');
unset($b);
xdebug_debug_zval('a');

結果：

a: (refcount=2, is_ref=0)='许铮的技术成长之路'
a: (refcount=1, is_ref=0)='许铮的技术成长之路'

循環引用引發的記憶體洩漏問題：

#但是php5.3版本之前的垃圾回收機制存在一個漏洞，即當數組或物件內部子元素引用其父元素，而此時如果發生了刪除其父元素的情況，此變數容器並不會被刪除，因為其子元素還在指向該變數容器，但是由於所有作用域內都沒有指向該變數容器的符號，所以無法被清除，因此會發生記憶體洩漏，直到腳本執行結束

舉例：

$a = array( 'one' );
$a[] = &$a;
xdebug_debug_zval( 'a' );

由於該範例不好輸出結果，用圖表表示，如圖：

範例：

unset($a);
xdebug_debug_zval('a');

#如圖：

新的垃圾回收機制：

php5.3版本之後引入根緩衝機制，即php啟動時預設設定指定zval數量的根緩衝區（預設是10000），當php發現有存在循環引用的zval時，就會把其投入到根緩衝區，當根緩衝區達到配置檔案中的指定數量（預設是10000）後，就會進行垃圾回收，以此解決循環引用導致的記憶體洩漏問題

確認為垃圾的準則：

1、如果引用計數減少到零，所在變數容器將被清除(free)，不屬於垃圾

2、如果一個zval 的引用計數減少後還大於0，那麼它就會進入垃圾週期。其次，在一個垃圾週期中，透過檢查引用計數是否減1，並且檢查哪些變數容器的引用次數是零，來發現哪一部分是垃圾。

總結：

垃圾回收機制：

1、以php的引用計數機制為基礎（php5.3以前只有這個機制）
2 、同時使用根緩衝區機制，當php發現有存在循環引用的zval時，就會把其投入到根緩衝區，當根緩衝區達到配置文件中的指定數量後，就會進行垃圾回收，以此解決循環引用導致的記憶體洩漏問題（php5.3開始引入此機制）

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