PHP 底层2-垃圾回收机制

PHP5.2中使用的内存回收算法-引用计数

PHP5.2中使用的内存回收算法是大名鼎鼎的Reference Counting，其思想：为每个内存对象分配一个计数器（关于引用计数器参看 http://my.oschina.net/wzwitblog/blog/156257），当一个内存对象建立时计数器初始化为1(因此此时总是有一个变量引用此对象)，以后每有一个新变量引用此内存对象，则计数器加1，而每当减少一个引用此内存对象的变量则计数器减1，当垃圾回收机制运作的时候，将所有计数器为0的内存对象销毁并回收其占用的内存。而PHP中内存对象就是zval，而计数器就是refcount。
但却存在一个致命的缺陷，就是容易造成内存泄露。如果存在循环引用，那么Reference Counting就可能导致内存泄露。例如下面的代码：

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

这段代码首先建立了数组a，然后让a的第一个元素按引用指向a，这时a的zval的refcount就变为2，然后我们销毁变量a，此时a最初指向的zval的refcount为1，但是我们再也没有办法对其进行操作，因为其形成了一个循环自引用。

PHP5.3中的垃圾回收算法

PHP5.3中的垃圾回收算法是Concurrent Cycle Collection in Reference Counted Systems，其思想：PHP会分配一个固定大小的“根缓冲区”，这个缓冲区用于存放固定数量的zval，这个数量默认是10,000，如果需要修改则需要修改源代码Zend/zend_gc.c中的常量GC_ROOT_BUFFER_MAX_ENTRIES然后重新编译。
由上文我们可以知道，一个zval如果有引用，要么被全局符号表中的符号引用，要么被其它表示复杂类型的zval中的符号引用。因此在zval中存在一些可能根(root)。
当根缓冲区满额时，PHP就会执行垃圾回收，此回收算法如下：
1）对每个根缓冲区中的根zval按照深度优先遍历算法遍历所有能遍历到的zval，并将每个zval的refcount减1，同时为了避免对同一zval多次减1(因为可能不同的根能遍历到同一个zval)，每次对某个zval减1后就对其标记为“已减”。
2）再次对每个缓冲区中的根zval深度优先遍历，如果某个zval的refcount不为0，则对其加1，否则保持其为0。
3）清空根缓冲区中的所有根(注意是把这些zval从缓冲区中清除而不是销毁它们)，然后销毁所有refcount为0的zval，并收回其内存。
如果不能完全理解也没有关系，只需记住PHP5.3的垃圾回收算法有以下几点特性：
1）并不是每次refcount减少时都进入回收周期，只有根缓冲区满额后在开始垃圾回收。
2）可以解决循环引用问题。
3）可以总将内存泄露保持在一个阈值以下。

__destruct /unset 

__destruct() 析构函数，是在垃圾对象被回收时执行。 
unset 销毁的是指向对象的变量，而不是这个对象。
例1：

<?php error_reporting(E_ALL); 
$a = 'I am test.'; 
$b = &$a; 
echo $b ."<br />"; 
?>

结果:
I am test.
例2：

<?php 
error_reporting(E_ALL); 
$a = 'I am test.'; 
$b = &$a; 
$b = 'I will change?';                                                          
echo $a ."<br />"; 
echo $b ."<br />"; 
?>

结果:
I will change?
I will change?
例3：

<?php 
error_reporting(E_ALL); 
$a = 'I am test.'; 
$b = &$a;  
unset($a); 
echo $a ."<br />"; 
echo $b ."<br />";
?>

结果：
Notice: Undefined variable...
I am test.
例4：

<?php 
error_reporting(E_ALL); 
$a = 'I am test.'; 
$b = &$a; 
unset($b);                                                                      
echo $a ."<br />"; 
echo $b ."<br />";
?>

结果：
I am test.
Notice: Undefined variable...
例5：

<?php 
error_reporting(E_ALL); 
$a = 'I am test.'; 
$b = &$a; 
$a = null; 
echo '$a = '. $a ."<br />"; 
echo '$b = '. $b ."<br />"; 
?>

结果：
$a = 
$b =
例6：

<?php error_reporting(E_ALL); 
$a = 'I am test.'; 
$b = &$a; 
$b = null; 
echo '$a = '. $a ."<br />"; 
echo '$b = '. $b ."<br />"; 
?>

结果：
$a = 
$b =

下面我们来详细分析 GC 与引用.
1）所有例子中，创建了一个变量，即在内存中开辟了一块空间，在里面存放了一个字符串 I am test. 。 PHP 内部有个符号表，用来记录各块内存引用计数，那么此时会将这块内存的引用计数加 1，并且用一个名为 $a 的标签(变量)指向这块内存，方便依标签名来操作内存。
2）对变量 $a 进行 & 操作，即找到 $a 所指向的内存，并为 $b 建立同样的一引用指向，并将存放字符串 I am test. 的内存块在符号表中引用计数 加 1。换言之，脚本执行到这一行的时候，存放字符串 I am test. 的那块内存被引用了两次。这里要强调的是，& 操作是建立了引用指向，而不是指针， PHP 没有指针的概念。有人提出说类似于 UNIX 的文件软链接，可以在一定程度上这么理解：存放字符 I am test. 的那块内存是我们的一个真实的文件，而变量 $a 与 $b 是针对真实文件建立的软链接，但它们指向的是同一个真实文件。在 例2中给 $b 赋值的同时， $a 的值也跟着变化了。
3）在 例3 与 4 中，进行了 unset() 操作，可以看出: unset() 只是断开这个变量对它原先指向的内存的引用，使变量本身成为没有定义过空引用，所在调用时发出了 Notice，并且使那块内存在符号表中引用计数减 1，并没有影响到其他指向这块内存的变量。只有当一块内存在符号表中的引用计数为 0 时，PHP 引擎才会将这块内存回收.
看看下面的代码与其结果:

<?php 
error_reporting(E_ALL); 
$a = 'I am test.'; 
$b = & $a; 
unset($a); 
unset($a); 
unset($a); 
echo '$a = '. $a ."<br />"; 
echo '$b = '. $b ."<br />"; 
?>

结果：
Notice: Undefined variable...
$a = 
$b = I am test.
第一次 unset() 的操作已经断开了指向，所以后继的操作不会对符号表的任何内存的引用记数造成影响了.
4）通过 例5 & 6 可以明确无误得出： 赋值 null操作会直接将变量所指向的内存在符号号中的引用计数置 0，那这块内存自然被引擎回收了，至于何时被再次利用不得而知，有可能马上被用作存储别的信息，也许再也没有使用过。但是无论如何，原来所有指向那块内存变量都将无法再操作被回收的内存了。任何试图调用它的变量都将返回 null。

<?php 
error_reporting(E_ALL); 
$a = 'I am test.'; 
$b = & $a; 
$b = null; 
echo '$a = '. $a ."<br />"; 
echo '$b = '. $b ."<br />"; 
if (null === $a) {
    echo '$a is null.'; 
} else { 
    echo 'The type of $a is unknown.'; 
} 
?>

结果：
$a = 
$b = 
$a is null.

析构函数与PHP的垃圾回收机制

析构函数也可以被显式调用，但不要这样去做。
析构函数是由系统自动调用的，不要在程序中调用一个对象的虚构函数。
析构函数不能带有参数。
如下面程序所示，程序结束前，所有对象被销毁。析构函数被调用了。 

<?
class Person {
    public function __destruct(){
        echo '析构函数现在执行了';
    }
}
$p = new Person();
for($i = 0; $i < 5; $i++){
    echo "$i <br />";
}
?>

结果： 
0 
1 
2 
3 
4 
析构函数现在执行了
 
当对象没有指向时，对象被销毁。 

<?
class Person {
    public function __destruct(){
        echo '析构函数现在执行了 <br />';
    }
} 
$p = new Person();
$p = null; // 析构函数在这里执行了
$p = "abc";
for($i = 0; $i < 5; $i++){
    echo "$i <br />";
}
?>

结果： 
析构函数现在执行了 
0 
1 
2 
3 
4 

<?
class Person {
    public function __destruct(){
        echo '析构函数现在执行了 <br />';
    }
}
$p = new Person();
$p1 = $p;
unset($p);
echo '现在把 $p 被销毁了，对象是否也被销毁了呢？<br />';
for($i = 0; $i < 5; $i++){
    echo "$i <br />";
}
echo '现在再把 $p1 也销毁掉,即已经没有指向对象的变量了<br />';
unset($p1); // 现在没有指向对象的变量了,析构函数在这里执行了
?>

结果： 
现在把 $p 被销毁了，对象是否也被销毁了呢？
0 
1 
2 
3 
4 
现在再把 $p1 也销毁掉,即已经没有指向对象的变量了
析构函数现在执行了 

unset 销毁的是指向对象的变量，而不是这个对象。