PHP源码内存管理原理_PHP源码内存管理原理讲解-php教程-PHP中文网

PHP源码内存管理原理_PHP源码内存管理原理讲解

爱谁谁

发布： 2025-09-18 20:05:01

原创

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答案：zval是PHP变量的底层容器，其refcount__gc字段支撑引用计数内存回收，is_ref__gc处理变量引用，type和value实现多类型存储，构成内存管理基石。

php源码内存管理原理_php源码内存管理原理讲解

PHP在处理内存这件事情上，并非简单地将所有工作都推给操作系统，而是在其Zend引擎内部构建了一套精巧且高效的内存管理机制。这套机制的核心在于通过引用计数来追踪变量的生命周期，并辅以内存池来优化内存分配与释放的性能，同时引入了垃圾回收机制来解决引用计数无法处理的循环引用问题。理解这些，能让我们更好地写出高性能、无内存泄漏的PHP代码。

解决方案

要深入理解PHP的内存管理，我们得从几个核心概念入手。在我看来，最基础的单元就是

zval

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，它是PHP中所有变量的底层表示。每个

zval

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结构都包含了一个变量的类型、值，以及两个至关重要的字段：

refcount__gc

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和

is_ref__gc

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。

refcount__gc

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用于记录有多少个“指针”指向这个

zval

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，也就是它的引用计数。当这个计数归零时，PHP就知道这个变量不再被任何地方使用，可以安全地释放其占用的内存了。

is_ref__gc

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则用来标记这个变量是否是一个引用（例如

$b = &$a;

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）。

PHP的内存管理主要依赖于其Zend Memory Manager（Zend MM），它在操作系统之上提供了一个抽象层。这意味着PHP会从操作系统那里一次性申请一大块内存，然后自己管理这块内存的细小分配和释放。这种“内存池”的设计，极大地减少了与操作系统进行系统调用的频率，因为系统调用本身开销不小。每次脚本执行结束，Zend MM通常会一次性将所有请求期间分配的内存归还给操作系统，这被称为“请求生命周期内存管理”。

当然，引用计数并非万能。它最大的局限性在于无法处理循环引用。比如，对象A引用了对象B，同时对象B又引用了对象A，即使外部不再有任何变量指向A或B，它们的

refcount

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也不会归零，导致内存泄漏。为了解决这个问题，PHP从5.3版本开始引入了垃圾回收（Garbage Collection, GC）机制。这个GC机制并非实时运行，而是在特定条件下（比如达到一定的根缓冲区阈值）才会被触发，它会通过一个复杂的算法来检测并清除这些循环引用的内存块。

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PHP内存管理中Zval结构扮演了怎样的角色？为什么它如此关键？

在我看来，

zval

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是PHP内存管理的基石，没有它，PHP的变量系统和内存管理几乎无从谈起。它就像一个万能容器，无论你声明一个整数、字符串、数组还是对象，底层都会被封装成一个

zval

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。它之所以关键，在于其内部的

refcount__gc

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字段直接支撑了PHP最核心的内存回收策略——引用计数。每次你创建一个变量，或者将一个变量赋值给另一个变量（非引用赋值），或者将变量作为参数传递给函数，

refcount__gc

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都会相应地增加或减少。当它减到0的时候，Zend引擎就知道这个

zval

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所占用的内存可以被回收了。

更进一步说，

zval

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的

type

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字段决定了它存储的是什么类型的数据，而

value

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字段则是一个联合体（union），根据

type

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存储具体的数据。这种设计使得PHP能够以统一的方式处理各种不同类型的数据，极大地简化了内部实现。而

is_ref__gc

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字段则处理了PHP中“引用”的概念，比如

$b = &$a;

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这种操作，它会确保对

$b

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的修改会影响到

$a

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，因为它们实际上指向了同一个

zval

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，并且这个

zval

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被标记为“是引用”。可以说，

zval

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的设计哲学就是兼顾了灵活性、效率和内存管理的需求，是PHP能够如此动态和易用的底层保障。

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PHP的引用计数机制如何工作？它有哪些局限性？

PHP的引用计数机制，说白了，就是一套变量使用情况的追踪系统。当一个

zval

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被创建时，它的

refcount__gc

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会被初始化为1。随后，每当有新的变量指向这个

zval

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（比如

$b = $a;

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），或者它被添加到数组中，

refcount__gc

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就会加1。反过来，当一个变量不再指向它（比如

unset($a);

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，或者变量超出作用域，或者被重新赋值），

refcount__gc

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就会减1。一旦

refcount__gc

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降到0，就意味着没有任何变量再使用这个

zval

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了，Zend引擎就会立即释放它所占用的内存。

这套机制效率很高，因为它不需要像Java或Python那样进行全局扫描，内存回收是即时发生的。然而，它的局限性也相当明显，最主要的就是前面提到的循环引用问题。想象一下，如果你有两个对象

$a

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和

$b

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，

$a->prop = $b;

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并且

$b->prop = $a;

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。现在，即使你

unset($a); unset($b);

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，这两个对象的

refcount__gc

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都不会降到0，因为它们彼此还引用着对方。这就导致了内存泄漏，这部分内存直到请求结束才会被Zend MM统一回收，但在长时间运行的进程（比如PHP-FPM的子进程或常驻内存的应用）中，这就会成为一个大问题。此外，频繁的引用计数增减操作本身也存在一定的性能开销，尤其是在处理大量变量或复杂数据结构时。

PHP的垃圾回收机制（GC）如何解决循环引用？它的工作原理是怎样的？

为了弥补引用计数的不足，PHP引入了垃圾回收机制，专门用于处理那些引用计数无法解决的循环引用。这个GC机制并非总是开启的，它有一个触发条件，通常是当PHP内部的一个“根缓冲区”（root buffer）达到一定数量时（默认为10000个

zval

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）才会运行。

它的工作原理可以概括为以下几步：

潜在垃圾的识别： 当一个
```
zval
```
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的
```
refcount__gc
```
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减1后，如果它没有降到0，那么它就被认为是一个潜在的垃圾，并被添加到GC的“根缓冲区”中。这些
```
zval
```
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是可能形成循环引用的“根”。
模拟引用计数减少： 当根缓冲区满了，GC过程启动。它会遍历缓冲区中的每一个
```
zval
```
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，并对它们以及它们引用的所有
```
zval
```
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进行一次“模拟性”的
```
refcount__gc
```
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减1操作。这个操作是临时的，不会真正修改
```
zval
```
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的
```
refcount__gc
```
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，而是使用一个特殊的“颜色”标记或者一个独立的计数器来记录。
识别可回收的循环： 模拟减1后，GC会再次遍历缓冲区中的
```
zval
```
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。如果某个
```
zval
```
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在模拟减1后，它的
```
refcount__gc
```
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（或者那个临时计数器）降到了0，那么它就确定是循环引用的一部分，可以被回收。
实际回收与恢复： 对于那些被确定为可回收的
```
zval
```
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，GC会真正地释放它们所占用的内存。而对于那些在模拟减1后
```
refcount__gc
```
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仍然大于0的
```
zval
```
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，它们不属于循环引用，GC会恢复它们在模拟减1之前的
```
refcount__gc
```
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值。