PHP之引用計數記憶體管理機制和記憶體回收機制

本篇文章給大家分享了關於PHP的引用計數記憶體管理機制和記憶體回收機制 ，有需要帶的朋友可以參考一下

引用賦值

$a = 'apple';$b = &$a;

上述代碼中，我將一個字串賦值給變數a，然後將a的引用賦值給了變數b。顯然，這個時候的記憶體指嚮應該是這樣的：

$a -> 'apple' <- $b

a和b指向了同一塊記憶體地區(變數容器 zval ），我們通過 var_dump($a, $b) 得到 string(5) "apple" string(5) "apple" ，這是我們預期的結果。

unset函數 與 引用計數

unset 函數

假如我想將 'apple' 這個字串從記憶體中釋放掉。我是這麼做的：

unset($a);

但是通過再次列印 $a $b 兩變數的資訊，我得到了這樣的結果：Notice: Undefined variable: a 和 string(5) "apple" 。奇怪，$a $b 指向同一個變數容器，又明明將$a釋放了，為什麼$b還是'apple'。

其實是這樣的，unset()只是將一個變數符號a（指標）銷毀了，並沒有釋放掉那個變數容器，所以執行完操作之後，記憶體指向只是變成了這樣：

'apple' <- $b

引用計數

引用計數 (reference count)是每個變數容器中都會存放的一條資訊，它表示當前變數容器正被多少個變數符號所引用。

正如之前的例子，unset（）並沒有釋放變數所指向的變數容器，而只是將變數符號銷毀了。同時，將變數容器中的 引用計數 減1，當引用計數為0時，也就是說當變數容器不被任何變數引用時，便會觸發php的記憶體回收（錯誤），它便會被釋放（正確）。

更正上述的一個小錯誤： 這種單純的引用計數方式是 php 5.2 之前的記憶體管理機制，稱不上是記憶體回收機制，記憶體回收機制是 php 5.3 才引入的，記憶體回收機製為的是解決這種單純的引用計數記憶體管理機制的缺陷（即 循環參考導致的記憶體流失，下文會進行講解）

回到正題，我們用代碼來驗證一下先前的結論：

$a = 'apple';$b = &$a;$before = memory_get_usage();unset($a);$after = memory_get_usage();var_dump($before - $after);  // 結果為int(0)，變數容器的引用計數為1，沒有釋放

$a = 'apple';$b = &$a;$before = memory_get_usage();unset($a, $b);$after = memory_get_usage();var_dump($before - $after);  // 結果為int(24)，變數容器的引用計數為0，得到釋放

直接釋放

那要怎樣做才能真正釋放掉 'apple' 所佔用的記憶體呢？

利用上述方法，我們可以在 unset($a) 之後再 unset($b) ，將變數容器的所有引用都銷毀，引用計數減為0了，自然就被釋放掉了。

當然，還有更直接的方法：

$a = null;

直接賦值 null 會將 $a 所指向的記憶體地區置空，並將引用計數歸零，記憶體便被釋放。

指令碼執行結束後的記憶體

對於一般的web程式來說（fpm模式下），php的執行是單線程同步阻塞型的，當指令碼執行結束之後，指令碼內使用的所有記憶體都會被釋放。那麼，我們手動去釋放記憶體到底有意義嗎？

其實關於這個問題，早有解答，推薦大家看一下鳥哥 @laruence 2012年發表的一篇文章：

請手動釋放你的資源(Please release resources manually)

引用計數記憶體管理機制的缺陷：循環參考

現在我們來講講之前提到的引用計數記憶體管理機制的缺陷。

當一個變數容器的引用計數為0時，php會進行記憶體回收。但是，你可想過，有一種情況會導致一個變數容器的引用計數永遠不會被減為0，舉個例子：

$a = ['one'];$a[] = &$a;

我們看到，$a數組第二個元素就是它本身。那麼，存放數組的這個變數容器的引用計數為2，一個引用是變數a，另一個引用是這個數組的第二個元素 - 索引1。

那麼，如果這時我們 unset($a) ，存放數組的變數容器的引用計數會減1，但還有1個引用，就是數組的元素 1 ，現在引用結構變成了這樣：

由於變數容器的引用計數沒有變為0，所以不能被釋放，而且這時又沒有外部其他變數符號引用它，使用者也沒有辦法去清除這個結構，這時它就會一直駐留在記憶體之中。

所以如果代碼中存在大量的這種結構和操作，最終會導致記憶體損耗甚至泄漏。這就是 循環參考 帶來的記憶體無法釋放的問題。

慶幸的是，fpm模式下，當請求的指令碼執行結束，php會釋放所有指令碼中使用到的記憶體，包括這個結構。但是，如果是守護進程下的php程式呢？比如swoole。這個php需要解決的急迫問題（已經解決，見下文）。

PHP 5.3.0 引入的同步演算法

傳統上，像以前的 php 用到的引用計數記憶體機制，無法處理循環參考的記憶體流失。然而 5.3.0 PHP 使用文章 » 引用計數系統中的同步周期回收(Concurrent Cycle Collection in Reference Counted Systems) 中的同步演算法，解決了這個記憶體流失問題，這種演算法就是PHP的記憶體回收機制。

具體演算法的實現和流程有些許複雜，請閱讀官方文檔，這裡不再贅述，另附上幾個演算法流程講解的文章連結，講得比較直白：

http://php.net/manual/zh/feat... 官方文檔
http://www.cnblogs.com/leoo2s...
https://blog.csdn.net/phpkern...

最後，還是引用鳥哥文章的這兩段來說明問題：

在PHP5.2以前, PHP使用引用計數(Reference count)來做資源管理, 當一個zval的引用計數為0的時候, 它就會被釋放. 雖然存在循環參考(Cycle reference), 但這樣的設計對於開發Web指令碼來說, 沒什麼問題, 因為Web指令碼的特點和它追求的目標就是執行時間短, 不會長期運行. 對於循環參考造成的資源流失, 會在請求結束時釋放掉. 也就是說, 請求結束時釋放資源, 是一種補救措施(backup).

然而, 隨著PHP被越來越多的人使用, 就有很多人在一些後台指令碼使用PHP, 這些指令碼的特點是長期運行, 如果存在循環參考, 導致引用計數無法及時釋放不用的資源, 則這個指令碼最終會記憶體耗盡退出.

所以在PHP5.3以後, 我們引入了GC, 也就是說, 我們引入GC是為瞭解決使用者無法解決的問題.