php5.3新垃圾回收机制详解

php的垃圾回收机制主要参考了http://blog.csdn.net/phpkernel/article/details/5734743 这文章。

变量对应的值，比如 $a="abc"  abc在内核是以一个zval 的形式存在的，下面列出其zval 的定义

287 typedef struct _zval_struct zval;

307 typedef union _zvalue_value {
308 long lval; /* long value */
309 double dval; /* double value */
310 struct {
311 char *val;
312 int len;
313 } str;
314 HashTable *ht; /* hash table value */
315 zend_object_value obj;
316 } zvalue_value;

318 struct _zval_struct {
319 /* Variable information */
320 zvalue_value value; /* value */
321 zend_uint refcount__gc;
322 zend_uchar type; /* active type */
323 zend_uchar is_ref__gc;
324 };

变量$a本身也要开辟一段内存，在另外一篇文章里会讲到 变量的内存分配，这里先略过

$a="abc";

内核使用宏ALLOC_ZVAL和 INIT_ZVAL 对abc 分配一段内存，并进行初始化

因为有引号的出现，所以php内核会认为这是一个字符串,于是 zval.type=IS_STRING , zval.str.val="abc", zval.str.len=3, zval.refcount_gc=1 ,zval.is_ref_gc=0

$b=$a; 那么php内核不会为 $b再分配一段内存，避免了内存浪费，而是将$b指向了 "abc"  这个zval ,  也就是说在变量符号表(HashTable实现)中 key为b的，value 为 "abc"所在的 zval的指针，即内存地址 这里："abc" 的 refcont_gc=2, is_ref_gc=0

$b=2; 这个时候，$b发生了变化，那么不至于影响到 $a的使用， 内核会把 "abc"所在的zval 的 refcount_gc -1, (abc的refcount_gc=1,is_ref=0 )再把abc对应的zval 复制一份，并在变量符号表中更新key为b 的value值,也就是常说的 COPY ON WRITE(写时复制)  2的refcount_gc=1 , is_ref_gc=0

$a=&$b; $a会直接指i向$b对应的zval,  值为2 的 refcount=2 , is_ref=1

unset($a); 值为2的 refcount=1 ,is_ref=1 注：unset,把变量$a本身 从符号表中删除，同时refcount_gc-1，如果减后的refcount_gc为0，则进行收回内存

如果 是 数组，或者对象可能就会出问题

$a=array(1); $a对应的zval : refcount_gc=1, is_ref=0 , $a[0]对应的zval: refcount_gc=1,is_ref=0

$a[]=&$a;   $a对应的zval : refcount_gc=2 ,is_ref=1 , $a[1] 对应的zval: refcount_gc=2, is_ref=1

unset($a);  符号表中的key='a'的变量删除了，php内核尝试将$a对应的zval:refcount_gc-1, refcount_gc结果为1，不等于0,内核则无法回收内存，这时发生了内存泄漏 (其实最终也回收了内存 ，当请求结束时，内核会回收所的内存，但是当php以daemon形式除外)

下面，php新的垃圾回收机制出场了

先看下php5.2为zval分配内存的方式

内核使用宏:MAKE_STD_ZVAL(z),该宏又包含两个宏ALLOC_ZVAL(z)和INIT_PZVAL(z)

宏ALLOC_ZVAL(z)展开后为

(z)=(zval *)emalloc(sizeof(zval)); //位于zend_alloc.h

宏INIT_PZVAL(z)展开为后：//位于zend.h

(z)->refcount_gc=1;

(z)->is_ref_gc=0;

现在php5.3是用下面的方法

#undef ALLOC_ZVAL

#define ALLOC_ZVAL(z)

do{\

(z)=(zval *)emalloc(sizeof(zval_gc_info))\

GC_ZVAL_INIT(z)\

} while(0)

其中zval_gc_info是个结构体

#typedef _zval_gc_info{

　　zval z;

　　union{

　　　　gc_root_buffer *buffer;

　　　　struct _zval_gc_info *next;

　　}u;

}zval_gc_info;

gc_root_buffet 也是个结构体

#typedef _gc_root_buffer{

　　struct _gc_root_buffet *next;

　　struct _gc_root_buffet *prev;

　　union{

　　　　zval  *pz;

　　}u;

}gc_root_buffer;

还是以这个为例

$a=array(1);

$a[]=&$a;

unset($a);

php 5.3垃圾处理原理是：
1)当调用unset后，将 $a对应的zval的refcount_gc减1,这时，refcount_gc=1

2)因为1>0，zval还不能被释放 ，因为没有变量要使用zva了，unset($a),变量$a已经为空， 所以是垃圾数据,设置zval.u.buffer 这个指针的为紫色，放入一个缓冲区）

2.1)若refcount_gc=0,说明没有别的变量在使用了，可以释放了

3)当缓冲区满的时候，开始在缓冲区中遍历，将结点对应的zval的refcount_gc减1，如果节点对应的zvzl中包括的zval又指向了前面的zval(环形引用)，也要refcount-1，即将zval的每一个元素都将refcount_gc减1 ，为避免重复操作，减后，将颜色置为灰色

4)再次遍历缓冲区，如果refcount_gc的值不为0，说明不是垃圾，垃圾被其他变量使用，因为将颜色为黑色，

5)如果refcount=0,说明是垃圾，设置颜色为白色，将回收内存

当缓冲区满了以后，才进行垃圾回收，因为垃圾回收也是消耗资源的，这跟生活中的垃圾箱一样，只有当垃圾箱满了以后，清洁工才过来清理垃圾。

当调用unset($a)后，内核会调用下面的方法

static zend_always_inline void i_zval_ptr_dtor(zval *zval_ptr ZEND_FILE_LINE_DC)
{
　　if (!Z_DELREF_P(zval_ptr)) {
　　　　TSRMLS_FETCH();

　　　　ZEND_ASSERT(zval_ptr != &EG(uninitialized_zval));
　　　　GC_REMOVE_ZVAL_FROM_BUFFER(zval_ptr);
　　　　zval_dtor(zval_ptr);
　　　　efree_rel(zval_ptr);
} else {
　　　　TSRMLS_FETCH();

　　　　if (Z_REFCOUNT_P(zval_ptr) == 1) {
　　　　Z_UNSET_ISREF_P(zval_ptr);
　　}　　

　　GC_ZVAL_CHECK_POSSIBLE_ROOT(zval_ptr);
}
}

static zend_always_inline void _zval_dtor(zval *zvalue ZEND_FILE_LINE_DC)
{
if (zvalue->type <= IS_BOOL) {
return;
}
_zval_dtor_func(zvalue ZEND_FILE_LINE_RELAY_CC);
}

zend_variables.c

ZEND_API void _zval_dtor_func(zval *zvalue ZEND_FILE_LINE_DC)
{
switch (Z_TYPE_P(zvalue) & IS_CONSTANT_TYPE_MASK) {
case IS_STRING:
case IS_CONSTANT:
CHECK_ZVAL_STRING_REL(zvalue);
STR_FREE_REL(zvalue->value.str.val);
break;
case IS_ARRAY:
case IS_CONSTANT_ARRAY: {
TSRMLS_FETCH();

if (zvalue->value.ht && (zvalue->value.ht != &EG(symbol_table))) {
/* break possible cycles */
Z_TYPE_P(zvalue) = IS_NULL;
zend_hash_destroy(zvalue->value.ht);
FREE_HASHTABLE(zvalue->value.ht);
}
}
break;
case IS_OBJECT:
{
TSRMLS_FETCH();

Z_OBJ_HT_P(zvalue)->del_ref(zvalue TSRMLS_CC);
}
break;
case IS_RESOURCE:
{
TSRMLS_FETCH();

/* destroy resource */
zend_list_delete(zvalue->value.lval);
}
break;
case IS_LONG:
case IS_DOUBLE:
case IS_BOOL:
case IS_NULL:
default:
return;
break;
}
}

2428 ZEND_API void _efree(void *ptr ZEND_FILE_LINE_DC ZEND_FILE_LINE_ORIG_DC)
2429 {
2430 TSRMLS_FETCH();
2431
2432 if (UNEXPECTED(!AG(mm_heap)->use_zend_alloc)) {
2433 AG(mm_heap)->_free(ptr);
2434 return;
2435 }
2436 _zend_mm_free_int(AG(mm_heap), ptr ZEND_FILE_LINE_RELAY_CC ZEND_FILE_LINE_ORIG_RELAY_CC);
2437 }

2428 ZEND_API void _efree(void *ptr ZEND_FILE_LINE_DC ZEND_FILE_LINE_ORIG_DC)
2429 {
2430 TSRMLS_FETCH();
2431
2432 if (UNEXPECTED(!AG(mm_heap)->use_zend_alloc)) {
2433 AG(mm_heap)->_free(ptr);
2434 return;
2435 }
2436 _zend_mm_free_int(AG(mm_heap), ptr ZEND_FILE_LINE_RELAY_CC ZEND_FILE_LINE_ORIG_RELAY_CC);
2437 }

zend_alloc.c