PHP的垃圾回收機制詳解
最近由於使用php編寫了一個腳本，模擬實現了一個守護進程，因此需要深入理解php中的垃圾回收機制。本文參考了PHP手冊。
在理解PHP垃圾回收機制（GC）之前，先了解一下變量的存儲。
php中變量存在於一個zval的變量容器中。結構如下：
類型
值
is_ref
refcount
zval中，除了存儲變量的類型和值之外，還有is_ref字段和refcount字段。
is_ref：是個bool值，用來區分變量是否屬於引用集合。什麼意思呢，你可以這麼認為：表示變量是否有一個以上的別名。
refcount：計數器，表示指向這個zval變量容器的變量個數。
兩者之間有這麼一個默認關系：當refcount值為1時，is_ref的值為false。因為refcount為1，此變量不可能有多個別名，也就不存在引用了。
安裝xdebug拓展之後，可以利用xdebug_debug_zval打印出zval容器詳情。
這裡有一點需要注意，將一個變量 = 賦值給另一個變量時，不會立即為新變量分配內存空間，而是在原變量的zval中給refcount加1。 只有當原變量或者發生改變時，才會為新變量分配內存空間，同時原變量的refcount減 1 。當然，如果unset原變量，新變量直接就使用原變量的zval而不是重新分配。
&引用賦值時，原變量的is_ref 變為1，refcount 加1. 如果給一個變量&賦值，之前 = 賦值的變量會分配空間。
<?php
$a = 1;
xdebug_debug_zval('a');
echo PHP_EOL;
$b = $a;
xdebug_debug_zval('a');
echo PHP_EOL;
$c = &$a;
xdebug_debug_zval('a');
echo PHP_EOL;
xdebug_debug_zval('b');
echo PHP_EOL;
?>
運行結果如下：
a:(refcount=1, is_ref=0),int 1
a:(refcount=2, is_ref=0),int 1
a:(refcount=2, is_ref=1),int 1
b:(refcount=1, is_ref=0),int 1
上面描述的zval存儲的是標量，那復合類型的數組是如何存儲的呢？
<?php
$a = array( 'meaning' => 'life', 'number' => 42 );
xdebug_debug_zval( 'a' );
echo PHP_EOL;
class Test{
public $a = 1;
public $b = 2;
function handle(){
echo 'hehe';
}
}
$test = new Test();
xdebug_debug_zval('test');
?>
運行結果如下：
a:(refcount=1, is_ref=0),
array
'meaning' => (refcount=1, is_ref=0),
string
'life' (length=4)
'number' => (refcount=1, is_ref=0),
int
42
test:(refcount=1, is_ref=0),
object(Test)[1]
public 'a' => (refcount=2, is_ref=0),
int
1
public 'b' => (refcount=2, is_ref=0),
int
2
可以看出，數組用了比數組長度多1個zval存儲。對象類似。下面給出了數組的存儲形象表示
可以看到：數組分配了三個zval容器：a meaning number
現在看看所謂的環狀引用是如何生成的
<?php
$a = array( 'one' );
$a[] =& $a;
xdebug_debug_zval( 'a' );
?>
運行結果：
a:(refcount=2, is_ref=1),
array
0 => (refcount=1, is_ref=0),
string
'one' (length=3)
1 => (refcount=2, is_ref=1), &array
a 和 1 的zval容器 是一樣的。如下：
這樣就形成了環狀引用。
在5.2及更早版本的PHP中，沒有專門的垃圾回收器GC（Garbage Collection），引擎在判斷一個變量空間是否能夠被釋放的時候是依據這個變量的zval的refcount的值，如果refcount為0，那麼變量的空間可以被釋放，否則就不釋放，這是一種非常簡單的GC實現。
現在unset ($a),那麼array的refcount減1變為1.現在無任何變量指向這個zval，而且這個zval的計數器為1，不會回收。
盡管不再有某個作用域中的任何符號指向這個結構(就是變量容器)，由於數組元素“1”仍然指向數組本身，所以這個容器不能被清除 。因為沒有另外的符號指向它，用戶沒有辦法清除這個結構，結果就會導致內存洩漏。慶幸的是，php將在請求結束時清除這個數據結構，但是在php清除之前，將耗費不少空間的內存。如果你要實現分析算法，或者要做其他像一個子元素指向它的父元素這樣的事情，這種情況就會經常發生。當然，同樣的情況也會發生在對象上，實際上對象更有可能出現這種情況，因為對象總是隱式的被引用。
如果上面的情況發生僅僅一兩次倒沒什麼，但是如果出現幾千次，甚至幾十萬次的內存洩漏，這顯然是個大問題。在長時間運行的腳本，比如請求基本上不會結束的守護進程時，就會出現問題，內存空間會不斷耗費，導致內存不足而崩潰。
PHP5.3中，采用了專門的算法（比較復雜）。，來處理環狀引用導致內存洩露的問題。
當一個zval可能為垃圾時，回收算法會把這個zval放入一個內存緩沖區。當緩沖區達到最大臨界值時（最大值可以設置），回收算法會循環遍歷所有緩沖區中的zval，判斷其是否為垃圾，並進行釋放處理。或者我們在腳本中使用gc_collect_cycles,強制回收緩沖區中的垃圾。
在php5.3的GC中，針對的垃圾做了如下說明：
1：如果一個zval的refcount增加，那麼此zval還在使用，肯定不是垃圾，不會進入緩沖區
2：如果一個zval的refcount減少到0， 那麼zval會被立即釋放掉，不屬於GC要處理的垃圾對象，不會進入緩沖區。
3：如果一個zval的refcount減少之後大於0，那麼此zval還不能被釋放，此zval可能成為一個垃圾，將其放入緩沖區。PHP5.3中的GC針對的就是這種zval進行的處理。
開啟/關閉垃圾回收機制可以通過修改php配置實現，也可以在程序中使用gc_enable() 和 gc_disable()開啟和關閉。
開啟垃圾回收機制後，針對內存洩露的情況，可以節省大量的內存空間，但是由於垃圾回收算法運行耗費時間，開啟垃圾回收算法會增加腳本的執行時間。
下面是php手冊中給的一個腳本
<?php
class Foo
{
public $var = '3.1415962654';
}
$baseMemory = memory_get_usage();
for ( $i = 0; $i <= 100000; $i++ )
{
$a = new Foo;
$a->self = $a;
if ( $i % 500 === 0 )
{
echo sprintf( '%8d: ', $i ), memory_get_usage() - $baseMemory, "\n";
}
}
?>
針對這個腳本，給出了其在php5.2和5.3中內存的占用情況，如下圖：
針對下面這個腳本
<?php
class Foo
{
public $var = '3.1415962654';
}
for ( $i = 0; $i <= 1000000; $i++ )
{
$a = new Foo;
$a->self = $a;
}
echo memory_get_peak_usage(), "\n";
?>
開啟垃圾回收機制，相對於不開啟的時候，腳本執行時間增加了7%
通常，PHP中的垃圾回收機制，僅僅在循環回收算法確實運行時會有時間消耗上的增加。但是在平常的(更小的)腳本中應根本就沒有性能影響。
