淺談PHP 5中記憶體回收演算法的演化_PHP教程

PHP是一門託管型語言，在PHP編程中程式員不需要手工處理記憶體資源的分配與釋放(使用C編寫PHP或Zend擴充除外)，這就意味著PHP本身實現了記憶體回收機制(Garbage Collection)。現在如果去PHP官方網站(php.net)可以看到，目前PHP5的兩個分支版本PHP5.2和PHP5.3是分別更新的，這是因為許多項目仍然使用5.2版本的PHP，而5.3版本對5.2並不是完全相容。PHP5.3在PHP5.2的基礎上做了諸多改進，其中記憶體回收演算法就屬於一個比較大的改變。本文將分別討論PHP5.2和PHP5.3的記憶體回收機制，並討論這種演化和改進對於程式員編寫PHP的影響以及要注意的問題。

PHP變數及關聯記憶體對象的內部表示

記憶體回收說到底是對變數及其所關聯記憶體對象的操作，所以在討論PHP的記憶體回收機制之前，先簡要介紹PHP中變數及其記憶體對象的內部表示(其C原始碼中的表示)。

PHP官方文檔中將PHP中的變數劃分為兩類：標量類型和複雜類型。標量類型包括布爾型、整型、浮點型和字串;複雜類型包括數組、對象和資源;還有一個NULL比較特殊，它不劃分為任何類型，而是單獨成為一類。

所有這些類型，在PHP內部統一用一個叫做zval的結構表示，在PHP原始碼中這個結構名稱為“_zval_struct”。zval的具體定義在PHP原始碼的“Zend/zend.h”檔案中，下面是相關代碼的摘錄。

 

  
typedef union _zvalue_value { 
  
 long lval; /* long value */ 
  
 double dval; /* double value */ 
  
 struct { 
  
 char *val; 
  
 int len; 
  
 } str; 
  
 HashTable *ht; /* hash table value */ 
  
 zend_object_value obj; 
  
} zvalue_value; 
  
 
  
struct _zval_struct { 
  
 /* Variable information */ 
  
 zvalue_value value; 
  
/* value */ 
  
 zend_uint refcount__gc; 
  
 zend_uchar type; /* active type */ 
  
 zend_uchar is_ref__gc; 
  
}; 
 

其中聯合體“_zvalue_value”用於表示PHP中所有變數的值，這裡之所以使用union，是因為一個zval在一個時刻只能表示一種類型的變數。可以看到_zvalue_value中只有5個欄位，但是PHP中算上NULL有8種資料類型，那麼PHP內部是如何用5個欄位表示8種類型呢?這算是PHP設計比較巧妙的一個地方，它通過複用欄位達到了減少欄位的目的。例如，在PHP內部布爾型、整型及資源(只要儲存資源的標識符即可)都是通過lval欄位儲存的;dval用於儲存浮點型;str儲存字串;ht儲存數組(注意PHP中的數組其實是雜湊表);而obj儲存物件類型;如果所有欄位全部置為0或NULL則表示PHP中的NULL，這樣就達到了用5個欄位儲存8種類型的值。

而當前zval中的value(value的類型即是_zvalue_value)到底表示那種類型，則由“_zval_struct”中的type確定。_zval_struct即是zval在C語言中的具體實現，每個zval表示一個變數的記憶體對象。除了value和type，可以看到_zval_struct中還有兩個欄位refcount__gc和is_ref__gc，從其尾碼就可以斷定這兩個傢伙與記憶體回收有關。沒錯，PHP的記憶體回收全靠這倆欄位了。其中refcount__gc表示當前有幾個變數引用此zval，而is_ref__gc表示當前zval是否被按引用引用，這話聽起來很拗口，這和PHP中zval的“Write-On-Copy”機制有關，由於這個話題不是本文重點，因此這裡不再詳述，讀者只需記住refcount__gc這個欄位的作用即可。

PHP5.2中的記憶體回收演算法——Reference Counting

PHP5.2中使用的記憶體回收演算法是大名鼎鼎的Reference Counting，這個演算法中文翻譯叫做“引用計數”，其思想非常直觀和簡潔：為每個記憶體對象分配一個計數器，當一個記憶體對象建立時計數器初始化為1(因此此時總是有一個變數引用此對象)，以後每有一個新變數引用此記憶體對象，則計數器加1，而每當減少一個引用此記憶體對象的變數則計數器減1，當記憶體回收機制運作的時候，將所有計數器為0的記憶體對象銷毀並回收其佔用的記憶體。而PHP中記憶體對象就是zval，而計數器就是refcount__gc。

例如下面一段PHP代碼示範了PHP5.2計數器的工作原理(計數器值通過xdebug得到)：

 

  

  
 
  
$val1 = 100; //zval(val1).refcount_gc = 1;  
  
$val2 = $val1; //zval(val1).refcount_gc = 2,zval(val2).refcount_gc = 2(因為是Write on copy，當前val2與val1共同引用一個zval)  
  
$val2 = 200; //zval(val1).refcount_gc = 1,zval(val2).refcount_gc = 1(此處val2建立了一個zval)  
  
unset($val1); //zval(val1).refcount_gc = 0($val1引用的zval再也不可用，會被GC回收)  
  
 
  
?> 
 

Reference Counting簡單直觀，實現方便，但卻存在一個致命的缺陷，就是容易造成記憶體泄露。很多朋友可能已經意識到了，如果存在循環參考，那麼Reference Counting就可能導致記憶體泄露。例如下面的代碼：

 

  

  
 
  
$a = array(); 
  
$a[] = & $a; 
  
unset($a); 
  
 
  
?> 
 

這段代碼首先建立了數組a，然後讓a的第一個元素按引用指向a，這時a的zval的refcount就變為2，然後我們銷毀變數a，此時a最初指向的zval的refcount為1，但是我們再也沒有辦法對其進行操作，因為其形成了一個迴圈自引用，如所示：

http://www.bkjia.com/PHPjc/445838.htmlwww.bkjia.comtruehttp://www.bkjia.com/PHPjc/445838.htmlTechArticlePHP是一門託管型語言，在PHP編程中程式員不需要手工處理記憶體資源的分配與釋放(使用C編寫PHP或Zend擴充除外)，這就意味著PHP本身實現了垃圾...

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