php垃圾是如何产生的,PHP 是如何做垃圾回收的

PHP 是如何做垃圾回收的

包含 php 5 与 php7 的变量实现和垃圾回收的对比

变量的实现

PHP 的变量是弱类型的，这意味着一个变量可以轻松地在整数、浮点数、字符串等类型之间切换。那么，这种灵活性在底层是如何实现的呢？答案就在一个叫做 zval 的结构体里。可以说，zval 是 PHP 变量系统的基石。

PHP 5.* zval 和 zend_value 结构

先来看看 PHP 5 时代的经典设计。那时的 zval 结构体包含了几个关键成员：

struct _zval_struct { // 结构体
    zvalue_value value;
    zend_uint refcount__gc;
    zend_uchar type;
    zend_uchar is_ref__gc;
}

其中，value 字段存储了变量的实际值，它本身是一个联合体（union），名为 zvalue_value：

typedef union _zvalue_value { // 联合体
    long lval;
    double dval;
    struct {
        char *val;
        int len;
    } str; // 字符串
    HashTable *ht; // 数组
    zend_object_value obj; // 对象
    zend_ast *ast;
} zvalue_value;

这种设计很直观：type 标记变量类型，value 联合体根据类型存储对应的数据，而 refcount__gc 和 is_ref__gc 则用于管理内存引用和写时复制（Copy-On-Write）。

PHP 7.0 zval 和 zend_value 结构

到了 PHP 7，事情发生了显著变化。为了追求极致的性能，zval 结构被彻底重构，变得更加紧凑和高效：

struct _zval_struct {
    union {
        zend_long         lval;             /* long value */
        double            dval;             /* double value */
        zend_refcounted  *counted;
        zend_string      *str;
        zend_array       *arr;
        zend_object      *obj;
        zend_resource    *res;
        zend_reference   *ref;
        zend_ast_ref     *ast;
        zval             *zv;
        void             *ptr;
        zend_class_entry *ce;
        zend_function    *func;
        struct {
            uint32_t w1;
            uint32_t w2;
        } ww;
    } value;
    union {
        struct {
            ZEND_ENDIAN_LOHI_4(
                zend_uchar    type,         /* active type */
                zend_uchar    type_flags,
                zend_uchar    const_flags,
                zend_uchar    reserved)     /* call info for EX(This) */
        } v;
        uint32_t type_info;
    } u1;
    union {
        uint32_t     var_flags;
        uint32_t     next;                 /* hash collision chain */
        uint32_t     cache_slot;           /* literal cache slot */
        uint32_t     lineno;               /* line number (for ast nodes) */
        uint32_t     num_args;             /* arguments number for EX(This) */
        uint32_t     fe_pos;               /* foreach position */
        uint32_t     fe_iter_idx;          /* foreach iterator index */
    } u2;
};

最核心的改动在于，PHP 7 将引用计数（refcount）从 zval 结构本身移到了具体的值（如字符串、数组）内部。并且，zval 本身不再直接处理写时复制，而是引入了一个专门的 zend_reference 结构来表示引用。这带来了内存占用的大幅减少和操作速度的提升。

PHP5 与 PHP7 引用计数的对比

理解这个差异，最好的方式就是看图说话。在 PHP 5 中，变量赋值和引用操作容易导致复杂的引用关系。如下图所示，在倒数第二步，会形成一个典型的循环引用。当后续执行 unset 操作试图释放变量时，这部分内存因为引用计数无法归零而变成了“垃圾”。

反观 PHP 7，情况就清晰多了。引用计数被下放到了具体的 value 对象中，zval 自身变得非常“轻量”，不再负责写时复制（准确说是“写时分离”）。并且，如之前提到的，它用独立的 zend_reference 结构体来明确管理引用关系，从设计上就减少了循环引用产生的复杂度。

掌握了 PHP 变量存储的这些底层知识，我们再来探讨垃圾回收机制，就会有一种水到渠成的感觉。

什么是垃圾

首先，得给“垃圾”下一个明确的定义。在引用计数体系里，并不是所有引用计数为0的东西都叫垃圾，反之亦然。这里的逻辑有点绕，但很关键：

• 引用计数增加的不是垃圾：这表示变量正在被使用。
• 引用计数等于0的也不是垃圾：这部分内存会直接被系统回收，根本等不到垃圾回收器出手。
• 引用计数减少，并且结果不等于0的，才是真正的垃圾：这通常意味着产生了循环引用，对象已经无法被程序访问，但彼此之间却还互相指着，导致引用计数无法清零。

垃圾收集

那么，PHP 7 的垃圾回收器（GC）具体如何工作呢？它会筛选出符合条件的变量：

1. 数据类型必须是数组或对象。
2. 其类型标志（type_flag）必须是 IS_TYPE_COLLECTABLE。
3. 它之前没有在垃圾回收缓冲区中存在过。
4. 它当前没有被标记过。

一旦满足条件，这个变量就会被标记为紫色，并放入一个待处理的缓冲区中，等待后续的回收流程。

回收算法

这里主要说的是 PHP 5.3 及之后版本引入的“同步周期回收”算法。其过程可以概括为以下几个步骤：

1. 将疑似垃圾的“根节点”放入一个根池（root buffer）。
2. 当根池积累满约10000个节点时，触发一次垃圾回收周期。
3. 首先，遍历这些节点，将它们的引用计数减1（模拟删除所有对它们的引用）。
4. 接着，再次遍历，将那些引用计数变为0的节点真正删除，并放入释放队列。
5. 最后，为那些引用计数不为0的节点（说明它们仍然被有效引用）将引用计数加1，恢复原状。

这个过程可以通过下图来直观理解：

简单来说，垃圾回收器通过模拟“断开所有引用”的场景，巧妙地识别出了那些仅存在于循环引用中的孤立对象，从而安全地将其清理掉。这才是 PHP 能够自动管理内存、避免内存泄漏的核心所在。