什么是引用計(jì)數(shù)？深入淺析PHP中的引用計(jì)數(shù)！

什么是引用計(jì)數(shù)？怎么查看引用計(jì)數(shù)？怎么用引用計(jì)數(shù)？下面本篇文章就來(lái)帶大家了解一下引用計(jì)數(shù)，介紹一下引用計(jì)數(shù)的使用方法。

什么是引用計(jì)數(shù)

在PHP的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中，引用計(jì)數(shù)就是指每一個(gè)變量，除了保存了它們的類型和值之外，還額外保存了兩個(gè)內(nèi)容，一個(gè)是當(dāng)前這個(gè)變量是否被引用，另一個(gè)是引用的次數(shù)。為什么要多保存這樣兩個(gè)內(nèi)容呢？當(dāng)然是為了垃圾回收（GC）。

也就是說(shuō)，當(dāng)引用次數(shù)為0的時(shí)候，這個(gè)變量就沒有再被使用了，就可以通過(guò) GC 來(lái)進(jìn)行回收，釋放占用的內(nèi)存資源。

任何程序都不能無(wú)限制的一直占用著內(nèi)存資源，過(guò)大的內(nèi)存占用往往會(huì)帶來(lái)一個(gè)嚴(yán)重的問(wèn)題，那就是內(nèi)存泄露，而 GC 就是PHP底層自動(dòng)幫我們完成了內(nèi)存的銷毀，而不用像 C 一樣必須去手動(dòng)地 free 。

怎么查看引用計(jì)數(shù)？

我們需要安裝 xdebug 擴(kuò)展，然后使用 xdebug_debug_zval() 函數(shù)就可以看到指定內(nèi)存的詳細(xì)信息了，比如：

$a = "I am a String"; xdebug_debug_zval('a'); // a: (refcount=1, is_ref=0)='I am a String'

從上述內(nèi)容中可以看出，這個(gè) $a 變量的內(nèi)容是 I am a String 這樣一個(gè)字符串。而括號(hào)中的 refcount 就是引用次數(shù)，is_ref 則是說(shuō)明這個(gè)變量是否被引用。我們通過(guò)變量賦值來(lái)看看這個(gè)兩個(gè)參數(shù)是如何變化的。

$b = $a; xdebug_debug_zval('a'); // a: (refcount=1, is_ref=0)='I am a String'  $b = &$a; xdebug_debug_zval('a'); // a: (refcount=2, is_ref=1)='I am a String'

當(dāng)我們進(jìn)行普通賦值后，refcount 和 is_ref 沒有任何變化，但當(dāng)我們進(jìn)行引用賦值后，可以看到 refcount 變成了2，is_ref 變成了1。這也就是說(shuō)明當(dāng)前的

a變量被引用賦值了，它的內(nèi)存符號(hào)表服務(wù)于a 和 $b 兩個(gè)變量。

$c = &$a; xdebug_debug_zval('a'); // a: (refcount=3, is_ref=1)='I am a String'  unset($c, $b); xdebug_debug_zval('a'); // a: (refcount=1, is_ref=1)='I am a String'  $b = &$a; $c = &$a; $b = "I am a String new"; xdebug_debug_zval('a'); // a: (refcount=3, is_ref=1)='I am a String new'  unset($a); xdebug_debug_zval('a'); // a: no such symbol

繼續(xù)增加一個(gè)

c的引用賦值，可以看到refcount會(huì)繼續(xù)增加。然后unset掉b 和 $c 之后，refcount 恢復(fù)到了1，不過(guò)這時(shí)需要注意的是，is_ref 依然還是1，也就是說(shuō)，這個(gè)變量被引用過(guò)，這個(gè) is_ref 就會(huì)變成1，即使引用的變量都已經(jīng) unset 掉了這個(gè)值依然不變。

最后我們 unset 掉 $a ，顯示的就是 no such symbol 了。當(dāng)前變量已經(jīng)被銷毀不是一個(gè)可以用的符號(hào)引用了。（注意，PHP中的變量對(duì)應(yīng)的是內(nèi)存的符號(hào)表，并不是真正的內(nèi)存地址）

對(duì)象的引用計(jì)數(shù)

和普通類型的變量一樣，對(duì)象變量也是使用同樣的計(jì)數(shù)規(guī)則。

// 對(duì)象引用計(jì)數(shù) class A{  } $objA = new A(); xdebug_debug_zval('objA'); // objA: (refcount=1, is_ref=0)=class A {  }  $objB = $objA; xdebug_debug_zval('objA'); // objA: (refcount=2, is_ref=0)=class A {  }  $objC = $objA; xdebug_debug_zval('objA'); // objA: (refcount=3, is_ref=0)=class A {  }  unset($objB); class C{  } $objC = new C; xdebug_debug_zval('objA'); // objA: (refcount=1, is_ref=0)=class A {  }

不過(guò)這里需要注意的是，對(duì)象的符號(hào)表是建立的連接，也就是說(shuō)，對(duì)

objC進(jìn)行重新實(shí)例化或者修改為NULL，并不會(huì)影響objA 的內(nèi)容。對(duì)象進(jìn)行普通賦值操作也是引用類型的符號(hào)表賦值，所以我們不需要加 & 符號(hào)。

數(shù)組的引用計(jì)數(shù)

// 數(shù)組引用計(jì)數(shù) $arrA = [     'a'=>1,     'b'=>2, ]; xdebug_debug_zval('arrA'); // arrA: (refcount=2, is_ref=0)=array ( //     'a' => (refcount=0, is_ref=0)=1,  //     'b' => (refcount=0, is_ref=0)=2 // )  $arrB = $arrA; $arrC = $arrA; xdebug_debug_zval('arrA'); // arrA: (refcount=4, is_ref=0)=array ( //     'a' => (refcount=0, is_ref=0)=1,  //     'b' => (refcount=0, is_ref=0)=2 // )  unset($arrB); $arrC = ['c'=>3]; xdebug_debug_zval('arrA'); // arrA: (refcount=2, is_ref=0)=array ( //     'a' => (refcount=0, is_ref=0)=1,  //     'b' => (refcount=0, is_ref=0)=2 // )  // 添加一個(gè)已經(jīng)存在的元素 $arrA['c'] = &$arrA['a']; xdebug_debug_zval('arrA'); // arrA: (refcount=1, is_ref=0)=array ( //     'a' => (refcount=2, is_ref=1)=1,  //     'b' => (refcount=0, is_ref=0)=2,  //     'c' => (refcount=2, is_ref=1)=1 // )

調(diào)試數(shù)組的時(shí)候，我們會(huì)發(fā)現(xiàn)兩個(gè)比較有意思的事情。

一是數(shù)組內(nèi)部的每個(gè)元素又有單獨(dú)的自己的引用計(jì)數(shù)。這也比較好理解，每一個(gè)數(shù)組元素都可以看做是一個(gè)單獨(dú)的變量，但數(shù)組就是這堆變量的一個(gè)哈希集合。如果在對(duì)象中有成員變量的話，也是一樣的效果。當(dāng)數(shù)組中的某一個(gè)元素被 & 引用賦值給其他變量之后，這個(gè)元素的 refcount 會(huì)增加，不會(huì)影響整個(gè)數(shù)組的 refcount 。

二是數(shù)組默認(rèn)上來(lái)的 refcount 是2。其實(shí)這是 PHP7 之后的一種新的特性，當(dāng)數(shù)組定義并初始化后，會(huì)將這個(gè)數(shù)組轉(zhuǎn)變成一個(gè)不可變數(shù)組（immutable array）。為了和普通數(shù)組區(qū)分開，這種數(shù)組的 refcount 是從2開始起步的。當(dāng)我們修改一下這個(gè)數(shù)組中的任何元素后，這個(gè)數(shù)組就會(huì)變回普通數(shù)組，也就是 refcount 會(huì)變回1。這個(gè)大家可以自己嘗試下，關(guān)于為什么要這樣做的問(wèn)題，官方的解釋是為了效率，具體的原理可能還是需要深挖 PHP7 的源碼才能知曉。

關(guān)于內(nèi)存泄露需要注意的地方

其實(shí) PHP 在底層已經(jīng)幫我們做好了 GC 機(jī)制就不需要太關(guān)心變量的銷毀釋放問(wèn)題，但是，千萬(wàn)要注意的是對(duì)象或數(shù)組中的元素是可以賦值為自身的，也就是說(shuō)，給某個(gè)元素賦值一個(gè)自身的引用就變成了循環(huán)引用。那么這個(gè)對(duì)象就基本不太可能會(huì)被 GC 自動(dòng)銷毀了。

// 對(duì)象循環(huán)引用 class D{     public $d; } $d = new D; $d->d = $d; xdebug_debug_zval('d'); // d: (refcount=2, is_ref=0)=class D {  //     public $d = (refcount=2, is_ref=0)=...  // }  // 數(shù)組循環(huán)引用 $arrA['arrA'] = &$arrA; xdebug_debug_zval('arrA'); // arrA: (refcount=2, is_ref=1)=array ( //     'a' => (refcount=0, is_ref=0)=1,  //     'b' => (refcount=0, is_ref=0)=2,  //     'arrA' => (refcount=2, is_ref=1)=... // )

不管是對(duì)象還是數(shù)組，在打印調(diào)試時(shí)出現(xiàn)了 … 這樣的省略號(hào)，那么你的程序中就出現(xiàn)了循環(huán)引用。在之前的文章 關(guān)于PHP中對(duì)象復(fù)制的那點(diǎn)事兒 中我們也講過(guò)這個(gè)循環(huán)引用的問(wèn)題，所以這個(gè)問(wèn)題應(yīng)該是我們?cè)谌粘ｉ_發(fā)中應(yīng)該時(shí)刻關(guān)注的問(wèn)題。

總結(jié)

引用計(jì)數(shù)是了解垃圾回收機(jī)制的前提條件，而且正是因?yàn)楝F(xiàn)代語(yǔ)言中都有一套類似的垃圾回收機(jī)制才讓我們的編程變得更加容易且安全。那么有人說(shuō)了，日常開發(fā)根本用不到這些呀？用不到不代表不應(yīng)該去學(xué)習(xí)，就像循環(huán)引用這個(gè)問(wèn)題一樣，當(dāng)代碼中充斥著大量的類似代碼時(shí)，系統(tǒng)崩潰只是遲早的事情，所以，這些知識(shí)是我們向更高級(jí)的程序進(jìn)階所不可或缺的內(nèi)容。

測(cè)試代碼：https://github.com/zhangyue0503/dev-blog/blob/master/php/202004/source/PHP%E7%9A%84%E5%BC%95%E7%94%A8%E8%AE%A1%E6%95%B0%E6%98%AF%E4%BB%80%E4%B9%88%E6%84%8F%E6%80%9D%EF%BC%9F.php  參考文檔： https://www.php.net/manual/zh/features.gc.refcounting-basics.php https://www.jianshu.com/p/52450a61354d

本文轉(zhuǎn)載自：https://juejin.cn/post/6950093123682828301

作者：硬核項(xiàng)目經(jīng)理

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