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php引用計數的基本知識

每個php變數存在一個叫"zval"的變數容器中。一個zval變數容器,除了包含變數的型別和值,還包括兩個位元組的額外資訊。第一個是"is_ref",是個bool值,用來標識這個變數是否是屬於引用集合(reference set)。通過這個位元組,php引擎才能把普通變數和引用變數區分開來,由於php允許使用者通過使用&來使用自定義引用,zval變數容器中還有一個內部引用計數機制,來優化記憶體使用。第二個額外位元組是"refcount",用以表示指向這個zval變數容器的變數(也稱符號即symbol)個數。所有的符號存在一個符號表中,其中每個符號都有作用域(scope),那些主指令碼(比如:通過瀏覽器請求的的指令碼)和每個函式或者方法也都有作用域。

 當一個變數被賦常量值時,就會生成一個zval變數容器,如下例這樣:

  Example #1 生成一個新的zval容器

<?php
$a = "new string";
?>

在上例中,新的變數a,是在當前作用域中生成的。並且生成了型別為 string 和值為new string的變數容器。在額外的兩個位元組資訊中,"is_ref"被預設設定為 FALSE,因為沒有任何自定義的引用生成。"refcount" 被設定為 1,因為這裡只有一個變數使用這個變數容器. 注意到當"refcount"的值是1時,"is_ref"的值總是FALSE. 如果你已經安裝了» Xdebug

,你能通過呼叫函式 xdebug_debug_zval()顯示"refcount"和"is_ref"的值。

 Example #2 顯示zval資訊

xdebug_debug_zval('a');

 以上例子輸出:

 

把一個變數賦值給另一變數將增加引用次數(refcount).

<?php
$a = "new string";
$b = $a;
xdebug_debug_zval( 'a' );
?>

這時,引用次數是2,因為同一個變數容器被變數 a 和變數 b關聯.當沒必要時,php不會去複製已生成的變數容器。變數容器在”refcount“變成0時就被銷燬. 當任何關聯到某個變數容器的變數離開它的作用域(比如:函式執行結束),或者對變數呼叫了函式 

unset()時,”refcount“就會減1,下面的例子就能說明:

<?php
$a = 'new string';
$c = $b = $a;
xdebug_debug_zval('a');
unset($b, $c);
xdebug_debug_zval('a');

如果我們現在執行 unset($a);,包含型別和值的這個變數容器就會從記憶體中刪除。 

 複合型別(Compound Types)

 當考慮像 arrayobject這樣的複合型別時,事情就稍微有點複雜. 與 標量(scalar)型別的值不同,array和 object型別的變數把它們的成員或屬性存在自己的符號表中。這意味著下面的例子將生成三個zval變數容器。

 Example #5 Creating a array zval

<?php
    $a = array( 'meaning' => 'life', 'number' => 42 );
    xdebug_debug_zval( 'a' );
?>

以上例程的輸出:

 

 圖示:

 這三個zval變數容器是: a,meaning和 number。增加和減少”refcount”的規則和上面提到的一樣. 下面, 我們在陣列中再新增一個元素,並且把它的值設為陣列中已存在元素的值:

 Example #6 新增一個已經存在的元素到陣列中

<?php
$a = array( 'meaning' => 'life', 'number' => 42 );
$a['life'] = $a['meaning'];
xdebug_debug_zval( 'a' );
?>

以上例程的輸出: 

圖示:

 

從以上的xdebug輸出資訊,我們看到原有的陣列元素和新新增的陣列元素關聯到同一個"refcount"2的zval變數容器. 儘管 Xdebug的輸出顯示兩個值為'life'的 zval 變數容器,其實是同一個。 函式xdebug_debug_zval()不顯示這個資訊,但是你能通過顯示記憶體指標資訊來看到。

刪除陣列中的一個元素,就是類似於從作用域中刪除一個變數. 刪除後,陣列中的這個元素所在的容器的“refcount”值減少,同樣,當“refcount”為0時,這個變數容器就從記憶體中被刪除,下面又一個例子可以說明:

 Example #7 從陣列中刪除一個元素

<?php
    $a = array( 'meaning' => 'life', 'number' => 42 );
    $a['life'] = $a['meaning'];
    unset( $a['meaning'], $a['number'] );
    xdebug_debug_zval( 'a' );
?>

 以上例程的輸出: 

 現在,當我們新增一個數組本身作為這個陣列的元素時,事情就變得有趣,下個例子將說明這個。例中我們加入了引用操作符,否則php將生成一個複製。

 Example #8 把陣列作為一個元素新增到自己

<?php
    $a = array( 'one' );
    $a[] =& $a;
    xdebug_debug_zval( 'a' );
?>

 以上例程的輸出: 

 

圖示: 

 

能看到陣列變數 (a) 同時也是這個陣列的第二個元素(1) 指向的變數容器中“refcount”為 2。上面的輸出結果中的"..."說明發生了遞迴操作, 顯然在這種情況下意味著"..."指向原始陣列。

跟剛剛一樣,對一個變數呼叫unset,將刪除這個符號,且它指向的變數容器中的引用次數也減1。所以,如果我們在執行完上面的程式碼後,對變數$a呼叫unset, 那麼變數 $a 和陣列元素 "1" 所指向的變數容器的引用次數減1, 從"2"變成"1". 下例可以說明:

 Example #9 Unsetting $a

(refcount=1, is_ref=1)=array (
   0 => (refcount=1, is_ref=0)='one',
   1 => (refcount=1, is_ref=1)=...
)

 圖示:

清理變數容器的問題(Cleanup Problems) 

儘管不再有某個作用域中的任何符號指向這個結構(就是變數容器),由於陣列元素“1”仍然指向陣列本身,所以這個容器不能被清除 。因為沒有另外的符號指向它,使用者沒有辦法清除這個結構,結果就會導致記憶體洩漏。慶幸的是,php將在指令碼執行結束時清除這個資料結構,但是在php清除之前,將耗費不少記憶體。如果你要實現分析演算法,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物件上,實際上物件更有可能出現這種情況,因為物件總是隱式的被引用。

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,甚至幾十萬次的記憶體洩漏,這顯然是個大問題。這樣的問題往往發生在長時間執行的指令碼中,比如請求基本上不會結束的守護程序(deamons)或者單元測試中的大的套件(sets)中。後者的例子:在給巨大的eZ(一個知名的PHP Library) 元件庫的模板元件做單元測試時,就可能會出現問題。有時測試可能需要耗用2GB的記憶體,而測試伺服器很可能沒有這麼大的記憶體。