php中怎么實現內存管理機制與垃圾回收機制

php中怎么實現內存管理機制與垃圾回收機制，針對這個問題，這篇文章詳細介紹了相對應的分析和解答，希望可以幫助更多想解決這個問題的小伙伴找到更簡單易行的方法。

一、內存管理機制

先看一段代碼：

<?php
//內存管理機制
var_dump(memory_get_usage());//獲取內存方法，加上true返回實際內存，不加則返回表現內存
$a = "laruence";
var_dump(memory_get_usage());
unset($a);
var_dump(memory_get_usage());
//輸出(在我的個人電腦上, 可能會因為系統,PHP版本,載入的擴展不同而不同):
//int 240552
//int 240720
//int 240552

定義變量之后，內存增加，清除變量之后，內存恢復（有些可能不會恢復和以前一樣），好像定義變量時申請了一次內存，其實不是這樣的，php會預先申請一塊內存，不會每次定義變量就申請內存。

首先我們要打破一個思維: PHP不像C語言那樣, 只有你顯示的調用內存分配相關API才會有內存的分配. 也就是說, 在PHP中, 有很多我們看不到的內存分配過程.
比如對于:
$a = "laruence";
隱式的內存分配點就有:
1.1. 為變量名分配內存, 存入符號表
2.2. 為變量值分配內存
所以, 不能只看表象.
第二, 別懷疑,PHP的unset確實會釋放內存, 但這個釋放不是C編程意義上的釋放, 不是交回給OS.
對于PHP來說, 它自身提供了一套和C語言對內存分配相似的內存管理API:　

emalloc(size_t size);
efree(void *ptr);
ecalloc(size_t nmemb, size_t size);
erealloc(void *ptr, size_t size);
estrdup(const char *s);
estrndup(const char *s, unsigned int length);

這些API和C的API意義對應, 在PHP內部都是通過這些API來管理內存的.
當我們調用emalloc申請內存的時候, PHP并不是簡單的向OS要內存, 而是會像OS要一個大塊的內存, 然后把其中的一塊分配給申請者, 這樣當再有邏輯來申請內存的時候, 就不再需要向OS申請內存了, 避免了頻繁的系統調用.

比如以下的例子:

var_dump(memory_get_usage(true));//注意獲取的是real_size
$a = "laruence";
var_dump(memory_get_usage(true));
unset($a);
var_dump(memory_get_usage(true));
//輸出
//int 262144
//int 262144
//int 262144

也就是我們在定義變量$a的時候, PHP并沒有向系統申請新內存.同樣的, 在我們調用efree釋放內存的時候, PHP也不會把內存還給OS, 而會把這塊內存, 歸入自己維護的空閑內存列表. 而對于小塊內存來說, 更可能的是, 把它放到內存緩存列表中去

$a = "hello";
//定義變量時，存儲兩個方面：
//1.變量名，存儲在符號表
//2.變量值存儲在內存空間
//3.在刪除變量的時候，會將變量值存儲的空間釋放，而變量名所在的符號表不會減小（只增不減）

只增不減的數組
Hashtable是PHP的核心結構, 數組也是用她來表示的, 而符號表也是一種關聯數組, 對于如下代碼:

var_dump(memory_get_usage());
for($i=0;$i<100;$i++)
{
    $a = "test".$i;
    $$a = "hello";    
}
var_dump(memory_get_usage());
for($i=0;$i<100;$i++)
{
    $a = "test".$i;
    unset($$a);    
}
var_dump(memory_get_usage());

我們定義了100個變量, 然后又按個Unset了他們, 來看看輸出:

//int 242104
//int 259768
//int 242920

怎么少了這么多內存?
這是因為對于Hashtable來說, 定義它的時候, 不可能一次性分配足夠多的內存塊, 來保存未知個數的元素, 所以PHP會在初始化的時候, 只是分配一小部分內存塊給HashTable, 當不夠用的時候再RESIZE擴容。而Hashtable, 只能擴容, 不會減少,

對于上面的例子, 當我們存入100個變量的時候, 符號表不夠用了, 做了一次擴容, 而當我們依次unset掉這100個變量以后, 變量占用的內存是釋放了(118848 – 104448), 但是符號表并沒有縮小, 所以這些少的內存是被符號表本身占去了…

二、垃圾回收機制

PHP變量存儲在一個zval容器里面的
1.變量類型

2. 變量值

3. is_ref 代表是否有地址引用

4. refcount 指向該值的變量數量

變量賦值的時候：is_ref為false， refcount為1

$a = 1;
xdebug_debug_zval('a');
echo PHP_EOL;//換行符，提高代碼的源代碼級可移植性

輸出：

a:

(refcount=1, is_ref=0),
int

 1

將變量a的值賦給變量b，變量b不會立刻去在內存中存儲值，而是先指向變量a的值，一直到變量a有任何操作的時候

$b = $a;
xdebug_debug_zval('a');
echo PHP_EOL;

輸出：

a:

(refcount=2, is_ref=0),
int

 1

$c = &$a;
xdebug_debug_zval('a');
echo PHP_EOL;

xdebug_debug_zval('b');
echo PHP_EOL;

輸出：

a:

(refcount=2, is_ref=1),
int

 1
b:

(refcount=1, is_ref=0),
int

 1

因為程序又操作了變量a，所以變量b會自己申請一塊內存將值放進去。
所以變量a的zval容器中refcount會減1變為1，變量c指向a，所以refcount會加1變為2，is_ref變為true

垃圾回收
1.在5.2版本或之前版本，PHP會根據refcount值來判斷是不是垃圾
如果refcount值為0，PHP會當做垃圾釋放掉
這種回收機制有缺陷，對于環狀引用的變量無法回收

環狀引用：

$attr = array("hello");
$attr[]= &$attr;

xdebug_debug_zval('attr');
echo PHP_EOL;

輸出：

attr:

(refcount=2, is_ref=1),
array (size=2)
  0 => (refcount=1, is_ref=0),
string

 'hello' (length=5)
  1 => (refcount=2, is_ref=1),
    &array

2.在5.3之后版本改進了垃圾回收機制
如果發現一個zval容器中的refcount在增加，說明不是垃圾
如果發現一個zval容器中的refcount在減少，如果減到了0，直接當做垃圾回收
如果發現一個zval容器中的refcount在減少，并沒有減到0，PHP會把該值放到緩沖區，當做有可能是垃圾的懷疑對象
當緩沖區達到臨界值，PHP會自動調用一個方法取遍歷每一個值，如果發現是垃圾就清理

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