php7垃圾回收变量的GC机制详解

管理员 发布于 5个月前   172

在php中的变量占用的空间,是不需要我们手动回收的。内核帮我们处理了这一部分的工作。相比C,这大大方便了我们的操作。

php 的变量在底层的实现:

zval 的结构

// php 变量对于的c结构体
struct _zval_struct {
    zend_value value;
    union {
       ……
    } u1;
    union {
        ……
    } u2;
};

由于主要讲垃圾回收,所以在这里简单介绍下 u1 u2 联合体的功能

u1 结构比较复杂,我认为主要是用于识别变量类型

u2 这里面大多都是辅助字段,变量内部功能的实现、提升缓存友好性等等

接下来是我们的主角

zend_value 它也是结构体中内嵌的一个联合体

typedef union _zend_value {
    zend_long         lval;//整形
    double            dval;//浮点型
    zend_refcounted  *counted;//获取不同类型的gc头部
    zend_string      *str;//string字符串
    zend_array       *arr;//数组
    zend_object      *obj;//对象
    zend_resource    *res;//资源
    zend_reference   *ref;//是否是引用类型

   // 忽略下面的结构,与我们讨论无关

    zend_ast_ref     *ast;
    zval             *zv;
    void             *ptr;
    zend_class_entry *ce;
    zend_function    *func;
    struct {
        ZEND_ENDIAN_LOHI(
            uint32_t w1,
            uint32_t w2)
    } ww;
} zend_value;

在 zval的 value中就记录了引用计数zend_refcounted *counted这个类型,我们的垃圾回收机制也是基于此的。

typedef struct _zend_refcounted_h {
    uint32_t         refcount;          /* reference counter 32-bit */
    union {
        struct {
            ZEND_ENDIAN_LOHI_3(
                zend_uchar    type,
                zend_uchar    flags,    /* used for strings & objects */
                uint16_t      gc_info)  /* keeps GC root number (or 0) and color */
        } v;
        uint32_t type_info;
    } u;
} zend_refcounted_h;

所有的复杂类型的定义, 开始的时候都是zend_refcounted_h结构, 这个结构里除了引用计数以外, 还有GC相关的结构. 从而在做GC回收的时候, GC不需要关心具体类型是什么, 所有的它都可以当做zend_refcounted*结构来处理.


变量的自动回收

在php中 除了 array和object类型的变量,其余大部分是自动回收

php 普通变量的回收和 该变量的引用次数有关。

官方的例子:

$a = 1;
$b = $a;
xdebug_debug_zval('a');
$a =10;
xdebug_debug_zval('a');
unset($a);
xdebug_debug_zval('a');

结果:

a:
(refcount=2, is_ref=0),int 1
a:
(refcount=1, is_ref=0),int 10
a: no such symbol

可以看到 当$a =10 的时候 涉及到 php的COW(copy-on-write)机制,$b 会复制一份原先的 $a ,解除了他们之间的引用关系,所以a的引用次数(refcount)减少为1。

然后我们uset($a)之后 a的引用次数变为0。这就会被认为是垃圾变量,释放空间。

在举一个例子:

$a = [1];
$a[1] = &$a;
unset($a);

在 unset($a) 之前 $a 的类型为引用类型

a:
(refcount=2, is_ref=1),
array (size=2)
  0 => (refcount=1, is_ref=0),int 1
  1 => (refcount=2, is_ref=1),
    &array<

unset($a) 之后,我们unset操作时refcount 由2变为1,因为有内部引用指向 $a,所以在外部 其所占用的空间并不会被销毁。

然后我们的外部引用已经被中断了,我们也不能使用它。它就成了一个“孤儿”,在c语言中叫做野指针。在php中叫做循环引用。内存泄漏。想要销毁变量的话,只能等 php脚本结束。


循环引用造成的内存泄漏

为了清理这些垃圾,引入了两个准则

● 如果引用计数减少到零,所在变量容器将被清除(free),不属于垃圾

● 如果一个zval 的引用计数减少后还大于0,那么它会进入垃圾周期。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。

循环引用基本上只会出现在 数组和对象中,对象是因为它的本身就是引用


object和array的回收过程

php7的垃圾回收包含两个部分,一个是垃圾收集器,一个是垃圾回收算法。

垃圾收集器,把刚刚提到的,可能是垃圾的元素收集到回收池中 也就是把变量的 zend_refcount的信息 放在回收池中。 当回收池的值达到一定额度了,会进行统一处理。

处理的过程呢,就比较简单。

遍历回收池中的每一个变量,根据每一个变量,再遍历每一个成员,如果成员还有嵌套的话继续遍历。然后把所有成员的 做模拟的 refcount -1。如果此时外部的变量的 引用次数为 0 。那么可以视为垃圾,清楚。如果大于0,那么恢复引用次数,并从垃圾回收池中取出。


垃圾回收的原理

如果你这个变量不是垃圾,那么它的所有成员变量的引用减一之后,必然不会是总变量的引用为0。

例子:

说的比较死,不如举个例子。刚刷 sf.gg 的时候看到一道关于 GC 的题,我回答了一波。关于GC垃圾回收机制

题目如下:

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

结果:

a:(refcount=3,is_ref=1) = array(
0 => (refcount=1,is_ref=0)='one',
1 => (refcount=3,is_ref=1)=...
2 => (refcount=3,is_ref=1)=...
)

问:

那么该数组进行unset后肯定是个垃圾,那么比如我先放到buffer,refcount-1,那么refcount=2,然后再unset-1,refcount=1,

这样似乎虽然这个数组删除时会造成垃圾,但根据新的GC机制,只有当refcount=0时才会被认为是垃圾,那不是矛盾了吗?

那我数组里面是不是只要>=2的key引用了本身,都不会视为垃圾了?

答:

1、只要zval.value的refcount减一,然后缺其refcount的值不为0那么它就可能是垃圾,进入垃圾周期。

2、进入垃圾池遍历所有成员,包括其嵌套的成员,都对其做 refcount-1的操作,看外部的引用是否为0。

那么对于 题主的问题来说,

首先,你要想$a为垃圾,一定要先对 unset($a)操作,那么此时 $a的 refcount = 2

对于$a[0] refcount-1 不影响外部的$a,

$a[1] refcount-1 ,此时 $a的 refount=1

$a[2] refcount-1 ,此时 $a 的 refount=0 

模拟减结束,那么此变量被当成垃圾回收。


转:https://www.php.cn/topic/php7/425508.html

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