摘要：b: (refcount=1, is_ref=0)=class A { public $ref = (refcount=0, is_ref=0)=NULL。b: (refcount=1, is_ref=0)=class A { public $ref = (refcount=0, is_ref=0)=NULL。

在平時php-fpm的時候,可能很少人注意php的變量回收,但是到swoole常駐內存開發後,就不得不重視這個了,因爲在常駐內存下,如果不瞭解變量回收機制,可能就會出現內存泄露的問題,本文將一步步帶你瞭解php的垃圾回收機制,讓你寫出的代碼不再內存泄漏

寫時複製

首先,php的變量複製用的是寫時複製方式,舉個例子.

$a = '仙士可' .time();
$b = $a ;
$c = $a ;
//這個時候內存佔用相同,$b,$c都將指向$a的內存,無需額外佔用
$b = '仙士可1號' ;
//這個時候$b的數據已經改變了,無法再引用$a的內存,所以需要額外給$b開拓內存空間
$a = '仙士可2號' ;
//$a的數據發生了變化,同樣的,$c也無法引用$a了,需要給$a額外開拓內存空間

詳細寫時複製可查看:php寫時複製

引用計數

既然變量會引用內存,那麼刪除變量的時候,就會出現一個問題了:

$a = '仙士可' ;
$b = $a ;
$c = $a ;
//這個時候內存佔用相同,$b,$c都將指向$a的內存,無需額外佔用
$b = '仙士可1號' ;
//這個時候$b的數據已經改變了,無法再引用$a的內存,所以需要額外給$b開拓內存空間
unset( $c );
//這個時候,刪除$c,由於$c的數據是引用$a的數據,那麼直接刪除$a?

很明顯,當$c引用$a的時候,刪除$c,不能把$a的數據直接給刪除,那麼該怎麼做呢?

這個時候,php底層就使用到了 引用計數 這個概念

引用計數,給變量引用的次數進行計算,當計數不等於0時,說明這個變量已經被引用,不能直接被回收,否則可以直接回收,例如:

$a =  '仙士可' .time();
$b =  $a ;
$c =  $a ;
xdebug_debug_zval( 'a' );
xdebug_debug_zval( 'b' );
xdebug_debug_zval( 'c' );
$b = '仙士可2號' ;
xdebug_debug_zval( 'a' );
xdebug_debug_zval( 'b' );
echo "腳本結束\n" ;

將輸出:

a: (refcount=3, is_ref=0)= '仙士可1578154814'
b: (refcount=3, is_ref=0)= '仙士可1578154814'
c: (refcount=3, is_ref=0)= '仙士可1578154814'
a: (refcount=2, is_ref=0)= '仙士可1578154814'
b: (refcount=1, is_ref=0)= '仙士可2號'
腳本結束

注意,xdebug_debug_zval函數是xdebug擴展的,使用前必須安裝xdebug擴展

引用計數特殊情況

當變量值爲整型,浮點型時,在賦值變量時,php7底層將會直接把值存儲(php7的結構體將會直接存儲簡單數據類型),refcount將爲0

$a = 1111;
$b =  $a ;
$c = 22.222;
$d =  $c ;
xdebug_debug_zval( 'a' );
xdebug_debug_zval( 'b' );
xdebug_debug_zval( 'c' );
xdebug_debug_zval( 'd' );
echo "腳本結束\n" ;

輸出:

a: (refcount=0, is_ref=0)=1111
b: (refcount=0, is_ref=0)=1111
c: (refcount=0, is_ref=0)=22.222
d: (refcount=0, is_ref=0)=22.222
腳本結束

當變量值爲interned string字符串型(變量名,函數名,靜態字符串,類名等)時,變量值存儲在靜態區,內存回收被系統全局接管,引用計數將一直爲1(php7.3)

$str = '仙士可';    // 靜態字符串

$str = '仙士可' . time();//普通字符串

$a =  'aa' ;
$b =  $a ;
$c =  $b ;
$d =  'aa' .time();
$e =  $d ;
$f =  $d ;
xdebug_debug_zval( 'a' );
xdebug_debug_zval( 'd' );
echo "腳本結束\n" ;

輸出:

a: (refcount=1, is_ref=0)= 'aa'
d: (refcount=3, is_ref=0)= 'aa1578156506'
腳本結束

當變量值爲以上幾種時,複製變量將會直接拷貝變量值,所以將不存在多次引用的情況

引用時引用計數變化

如下代碼:

$a =  'aa' ;
$b = & $a ;
$c =  $b ;
xdebug_debug_zval( 'a' );
xdebug_debug_zval( 'b' );
xdebug_debug_zval( 'c' );
echo "腳本結束\n" ;

將輸出:

a: (refcount=2, is_ref=1)= 'aa'
b: (refcount=2, is_ref=1)= 'aa'
c: (refcount=1, is_ref=0)= 'aa'
腳本結束

當引用時,被引用變量的value以及類型將會更改爲引用類型,並將引用值指向原來的值內存地址中.

之後引用變量的類型也會更改爲引用類型,並將值指向原來的值內存地址,這個時候,值內存地址被引用了2次,所以refcount=2.

而$c並非是引用變量,所以將值複製給了$c,$c引用還是爲1

詳細引用計數知識,底層原理可查看:https://www.cnblogs.com/sohuhome/p/9800977.html

php生命週期

php將每個運行域作爲一次生命週期,每次執行完一個域,將回收域內所有相關變量:

<?php
/**
  * Created by PhpStorm.
  * User: Tioncico
  * Date: 2020/1/6 0006
  * Time: 14:22
  */
echo "php文件的全局開始\n" ;
class A{
   protected $a ;
   function __construct( $a )
   {
     $this ->a =  $a ;
     echo "類A{$this->a}生命週期開始\n" ;
   }
   function test(){
     echo "類test方法域開始\n" ;
     echo "類test方法域結束\n" ;
   }
//通過類析構函數的特性,當類初始化或回收時,會調用相應的方法
   function __destruct()
   {
     echo "類A{$this->a}生命週期結束\n" ;
     // TODO: Implement __destruct() method.
   }
}
function a1(){
   echo "a1函數域開始\n" ;
   $a =  new A(1);
   echo "a1函數域結束\n" ;
   //函數結束,將回收所有在函數a1的變量$a
}
a1();
$a =  new A(2);
echo "php文件的全局結束\n" ;
//全局結束後,會回收全局的變量$a

可看出,每個方法/函數都作爲一個作用域,當運行完該作用域時,將會回收這裏面的所有變量.

再看看這個例子:

echo "php文件的全局開始\n" ;
class A
{
   protected $a ;
   function __construct( $a )
   {
     $this ->a =  $a ;
     echo "類{$this->a}生命週期開始\n" ;
   }
   function test()
   {
     echo "類test方法域開始\n" ;
     echo "類test方法域結束\n" ;
   }
//通過類析構函數的特性,當類初始化或回收時,會調用相應的方法
   function __destruct()
   {
     echo "類{$this->a}生命週期結束\n" ;
     // TODO: Implement __destruct() method.
   }
}
$arr = [];
$i = 0;
while (1) {
   $arr [] =  new A( 'arr_' .  $i );
   $obj =  new A( 'obj_' .  $i );
   $i ++;
   echo "數組大小:" .  count ( $arr ). '\n' ;
   sleep(1);
//$arr 會隨着循環,慢慢的變大,直到內存溢出
}
echo "php文件的全局結束\n" ;
//全局結束後,會回收全局的變量$a

全局變量只有在腳本結束後纔會回收,而在這份代碼中,腳本永遠不會被結束,也就說明變量永遠不會回收,$arr還在不斷的增加變量,直到內存溢出.

內存泄漏

請看代碼:

function a(){
   class A {
     public $ref ;
     public $name ;
     public function __construct( $name ) {
       $this ->name =  $name ;
       echo ( $this ->name. '->__construct();' .PHP_EOL);
     }
     public function __destruct() {
       echo ( $this ->name. '->__destruct();' .PHP_EOL);
     }
   }
   $a1 =  new A( '$a1' );
   $a2 =  new A( '$a2' );
   $a3 =  new A( '$3' );
   $a1 ->ref =  $a2 ;
   $a2 ->ref =  $a1 ;
   unset( $a1 );
   unset( $a2 );
   echo ( 'exit(1);' .PHP_EOL);
}
a();
echo ( 'exit(2);' .PHP_EOL);

當$a1和$a2的屬性互相引用時,unset($a1,$a2) 只能刪除變量的引用,卻沒有真正的刪除類的變量,這是爲什麼呢?

首先,類的實例化變量分爲2個步驟,1:開闢類存儲空間,用於存儲類數據,2:實例化一個變量,類型爲class,值指向類存儲空間.

當給變量賦值成功後,類的引用計數爲1,同時,a1->ref指向了a2,導致a2類引用計數增加1,同時a1類被a2->ref引用,a1引用計數增加1

當unset時,只會刪除類的變量引用,也就是-1,但是該類其實還存在了一次引用(類的互相引用),

這將造成這2個類內存永遠無法釋放,直到被gc機制循環查找回收,或腳本終止回收(域結束無法回收).

手動回收機制

在上面,我們知道了 腳本回收,域結束回收2種php回收方式 ,那麼可以手動回收嗎?答案是可以的.

手動回收有以下幾種方式:

unset,賦值爲null,變量賦值覆蓋,gc_collect_cycles函數回收

unset

unset爲最常用的一種回收方式,例如:

class A
{
   public $ref ;
   public $name ;
   public function __construct( $name )
   {
     $this ->name =  $name ;
     echo ( $this ->name .  '->__construct();' . PHP_EOL);
   }
   public function __destruct()
   {
     echo ( $this ->name .  '->__destruct();' . PHP_EOL);
   }
}
$a =  new A( '$a' );
$b =  new A( '$b' );
unset( $a );
//a將會先回收
echo ( 'exit(1);' . PHP_EOL);
//b需要腳本結束纔會回收

輸出:

$a->__construct();
$b->__construct();
$a->__destruct();
exit (1);
$b->__destruct();

unset的回收原理其實就是引用計數-1,當引用計數-1之後爲0時,將會直接回收該變量,否則不做操作(這就是上面內存泄漏的原因,引用計數-1並沒有等於0)

=null回收

class A
{
   public $ref ;
   public $name ;
   public function __construct( $name )
   {
     $this ->name =  $name ;
     echo ( $this ->name .  '->__construct();' . PHP_EOL);
   }
   public function __destruct()
   {
     echo ( $this ->name .  '->__destruct();' . PHP_EOL);
   }
}
$a =  new A( '$a' );
$b =  new A( '$b' );
$c =  new A( '$c' );
unset( $a );
$c =null;
xdebug_debug_zval( 'a' );
xdebug_debug_zval( 'b' );
xdebug_debug_zval( 'c' );
echo ( 'exit(1);' . PHP_EOL);

=null和unset($a),作用其實都爲一致,null將變量值賦值爲null,原先的變量值引用計數-1,而unset是將變量名從php底層變量表中清理,並將變量值引用計數-1,唯一的區別在於,=null,變量名還存在,而unset之後,該變量就沒了:

$a->__construct();
$b->__construct();
$c->__construct();
$a->__destruct();
$c->__destruct();
a: no such symbol  // $a已經不在符號表
b: (refcount=1, is_ref=0)=class A { public $ref = (refcount=0, is_ref=0)=NULL; public $name = (refcount=1, is_ref=0)= '$b' }
c: (refcount=0, is_ref=0)=NULL   //c 還存在,只是值爲null
exit (1);
$b->__destruct();

變量覆蓋回收

通過給變量賦值其他值(例如null)進行回收:

class A
{
   public $ref ;
   public $name ;
   public function __construct( $name )
   {
     $this ->name =  $name ;
     echo ( $this ->name .  '->__construct();' . PHP_EOL);
   }
   public function __destruct()
   {
     echo ( $this ->name .  '->__destruct();' . PHP_EOL);
   }
}
$a =  new A( '$a' );
$b =  new A( '$b' );
$c =  new A( '$c' );
$a =null;
$c =  '練習時長兩年半的個人練習生' ;
xdebug_debug_zval( 'a' );
xdebug_debug_zval( 'b' );
xdebug_debug_zval( 'c' );
echo ( 'exit(1);' . PHP_EOL);

將輸出:

$a->__construct();
$b->__construct();
$c->__construct();
$a->__destruct();
$c->__destruct();
a: (refcount=0, is_ref=0)=NULL
b: (refcount=1, is_ref=0)=class A { public $ref = (refcount=0, is_ref=0)=NULL; public $name = (refcount=1, is_ref=0)= '$b' }
c: (refcount=1, is_ref=0)= '練習時長兩年半的個人練習生'
exit (1);
$b->__destruct();

可以看出,c由於覆蓋賦值,將原先A類實例的引用計數-1,導致了$c的回收,但是從程序的內存佔用來說,覆蓋變量並不是意義上的內存回收,只是將變量的內存修改爲了其他值.內存不會直接清空.

gc_collect_cycles

回到之前的內存泄漏章節,當寫程序不小心造成了內存泄漏,內存越來越大,可是php默認只能腳本結束後回收,那該怎麼辦呢?我們可以使用 gc_collect_cycles  函數,進行手動回收

function a(){
   class A {
     public $ref ;
     public $name ;
     public function __construct( $name ) {
       $this ->name =  $name ;
       echo ( $this ->name. '->__construct();' .PHP_EOL);
     }
     public function __destruct() {
       echo ( $this ->name. '->__destruct();' .PHP_EOL);
     }
   }
   $a1 =  new A( '$a1' );
   $a2 =  new A( '$a2' );
   $a1 ->ref =  $a2 ;
   $a2 ->ref =  $a1 ;
   $b =  new A( '$b' );
   $b ->ref =  $a1 ;
   echo ( '$a1 = $a2 = $b = NULL;' .PHP_EOL);
   $a1 =  $a2 =  $b = NULL;
   echo ( 'gc_collect_cycles();' .PHP_EOL);
   echo ( '// removed cycles: ' .gc_collect_cycles().PHP_EOL);
   //這個時候,a1,a2已經被gc_collect_cycles手動回收了
   echo ( 'exit(1);' .PHP_EOL);
}
a();
echo ( 'exit(2);' .PHP_EOL);

輸出:

$a1->__construct();
$a2->__construct();
$b->__construct();
$a1 = $a2 = $b = NULL;
$b->__destruct();
gc_collect_cycles();
$a1->__destruct();
$a2->__destruct();
// removed cycles: 4
exit (1);
exit (2);

注意,gc_colect_cycles 函數會從php的符號表,遍歷所有變量,去實現引用計數的計算並清理內存,將消耗大量的cpu資源,不建議頻繁使用

另外,除去這些方法,php內存到達一定臨界值時,會自動調用內存清理(我猜的),每次調用都會消耗大量的資源,可通過 gc_disable 函數,去關閉php的自動gc

其他

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