PHP垃圾回收

语言分类

1、从类型的维度来看，编程语言可以分为三大类:

① 静态类型语言，比如：C/Java等，在静态语言类型中，类型的检查是在编译期(compile-time)确定的， 也就是说在运行时变量的类型是不会发生变化的。

② 动态类型语言，比如：PHP，python等各种脚本语言，这类语言中的类型是在运行时确定的， 那么也就是说类型通常可以在运行时发生变化

③ 无类型语言，，比如：汇编语言，汇编语言操作的是底层存储，他们对类型毫无感知。

 

2、从变量定义角度可以分两类：

① 强类型：一旦某个变量被申明为某个类型的变量，在程序运行过程中，就不能将该变量的类型以外的值赋予给它 （当然并不完全如此，这可能会涉及到类型的转换）

② 弱类型：一个变量可以表示任意的数据类型。PHP及Ruby，JavaScript等脚本语言属于弱类型语言

 

PHP的垃圾回收

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

struct _zval_struct {
    zvalue_value 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
};

字段说明：

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

应用： &引用赋值时，原变量的is_ref 变为1，refcount 加1. 如果给一个变量&赋值，之前 = 赋值的变量会分配空间

refcount__gc：用以表示指向这个zval变量容器的变量(也称符号即symbol)个数。所有的符号存在一个符号表中，其中每个符号都有作用域(scope)，那些主脚本(比如：通过浏览器请求的的脚本)和每个函数或者方法也都有作用域

应用：将一个变量 = 赋值给另一个变量时，不会立即为新变量分配内存空间，而是在原变量的zval中给refcount加1。 只有当原变量或者发生改变时，才会为新变量分配内存空间，同时原变量的refcount减 1 。当然，如果unset原变量，新变量直接就使用原变量的zval而不是重新分配

Type：PHP在声明或使用变量的时候，并不需要显式的指明数据类型，但是并不表示没有数据类型，PHP的数据类型分为三大类8中类型：标量（boolean、integer、float、string），复合类型（array，object），特殊类型（resource，null），

应用：type的值可以是： IS_NULL、IS_BOOL、IS_LONG、IS_DOUBLE、IS_STRING、IS_ARRAY、IS_OBJECT和IS_RESOURCE 之一

 

is_ref 和 refcount关系：有一个默认关系，当refcount值为1时，is_ref的值为false。因为refcount为1，此变量不可能有多个别名，也就不存在引用了

 

环装引用问题

在5.2及更早版本的PHP中，没有专门的垃圾回收器GC（Garbage Collection），引擎在判断一个变量空间是否能够被释放的时候是依据这个变量的zval的refcount的值，如果refcount为0，那么变量的空间可以被释放，否则就不释放，这是一种非常简单的GC实现，现在unset ($a),那么array的refcount减1变为1.现在无任何变量指向这个zval，而且这个zval的计数器为1，不会回收

1、内存泄漏

如图，不再有某个作用域中的任何符号指向这个结构(就是变量容器)，但是由于数组元素“1”仍然指向数组本身，所以这个容器不能被清除 。因为没有另外的符号指向它，用户没有办法清除这个结构，结果就会导致内存泄漏

2、解决方案

PHP5.3中，采用了专门的算法（比较复杂）来解决这个环装引用导致的内存泄露问题：

当一个zval可能为垃圾时，回收算法会把这个zval放入一个内存缓冲区。当缓冲区达到最大临界值时（最大值可以设置），回收算法会循环遍历所有缓冲区中的zval，判断其是否为垃圾，并进行释放处理。或者我们在脚本中使用gc_collect_cycles,强制回收缓冲区中的垃圾

3、垃圾确认

① 如果一个zval的refcount增加，那么此zval还在使用，肯定不是垃圾，不会进入缓冲区

② 如果一个zval的refcount减少到0， 那么zval会被立即释放掉，不属于GC要处理的垃圾对象，不会进入缓冲区。

③ 如果一个zval的refcount减少之后大于0，那么此zval还不能被释放，此zval可能成为一个垃圾，将其放入缓冲区。PHP5.3中的GC针对的就是这种zval进行的处理,即产生回收周期

开启/关闭垃圾回收机制可以通过修改php配置实现，也可以在程序中使用gc_enable() 和 gc_disable()开启和关闭，但是开启垃圾回收机制后，针对内存泄露的情况，可以节省大量的内存空间，但是由于垃圾回收算法运行耗费时间，开启垃圾回收算法会增加脚本的执行时间，相对于不开启的时候，脚本执行时间增加了7%

 

垃圾回收周期及三色标记法

1、要处理的问题

处理无法处理循环的引用内存泄漏问题

2、产生周期条件

先要建立一些基本规则，如果一个引用计数增加，它将继续被使用，当然就不再在垃圾中。如果引用计数减少到零，所在变量容器将被清除(free)。就是说，仅仅在引用计数减少到非零值时，才会产生垃圾周期(garbage cycle)。其次，在一个垃圾周期中，通过检查引用计数是否减1，并且检查哪些变量容器的引用次数是零，来发现哪部分是垃圾

3、触发回收条件

当垃圾回收机制打开时，每当根缓存区存满时，就会执行循环查找算法。根缓存区有固定大小，默认10000个可能根，也可以修改PHP源码文件Zend/zend_gc.c中的常量GC_ROOT_BUFFER_MAX_ENTRIES。

 

4、三色标记过程

① 步骤A：为避免不得不检查所有引用计数可能减少的垃圾周期，这个算法把所有可能根(possible roots 都是zval变量容器),放在根缓冲区(root buffer)中(用紫色来标记，称为疑似垃圾)，这样可以同时确保每个可能的垃圾根(possible garbage root)在缓冲区中只出现一次。仅仅在根缓冲区满了时，才对缓冲区内部所有不同的变量容器执行垃圾回收操作

② 步骤B：模拟删除每个紫色变量。模拟删除时可能将不是紫色的普通变量引用数减"1"，如果某个普通变量引用计数变成0了，就对这个普通变量再做一次模拟删除。每个变量只能被模拟删除一次，模拟删除后标记为灰

③ 步骤C：模拟恢复每个紫色变量。恢复是有条件的，当变量的引用计数大于0时才对其做模拟恢复。同样每个变量只能恢复一次，恢复后标记为黑，基本就是步骤 B 的逆运算。这样剩下的一堆没能恢复的就是该删除的蓝色节点了，在步骤 D 中遍历出来真的删除掉

引用文章：PHP垃圾回收周期