摘要：中的引用引用可以通過不同的變量名，訪問同一個(gè)變量?jī)?nèi)容。在進(jìn)行引用賦值后，等號(hào)左右兩邊的變量均變成了引用類型。緩沖區(qū)的作用就是減少垃圾回收算法運(yùn)行的頻率，減少對(duì)正在運(yùn)行的服務(wù)端代碼的影響。

baiyan

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由于這個(gè)系列的視頻后面會(huì)再次細(xì)講垃圾回收，那么我們今天先復(fù)習(xí)一下PHP中的引用，為后面做一個(gè)鋪墊，后續(xù)的筆記會(huì)詳細(xì)講解垃圾回收器的相關(guān)運(yùn)行原理。

引用：可以通過不同的變量名，訪問同一個(gè)變量?jī)?nèi)容。

PHP7中的引用通過讓兩個(gè)變量指向同一塊內(nèi)存空間實(shí)現(xiàn)了上述特性。在進(jìn)行引用賦值后，等號(hào)左右兩邊的變量均變成了引用類型(IS_REFERENCE)。這塊公用的內(nèi)存空間就是PHP7為引用類型的變量專門創(chuàng)建的一個(gè)結(jié)構(gòu)體，叫做zend_reference。

代碼示例：

$a = 1;
echo $a;
$b = &$a; //$b是$a的引用
echo $a;
echo $b;
unset($b);
echo $a;

我們用gdb調(diào)試以上代碼：

首先執(zhí)行$a = 1;并且打印$a的值，$a就是一個(gè)普通的zval，其類型是IS_LONG，很好理解：

執(zhí)行關(guān)鍵的一步：$b = &$a，打印$a的值，觀察$a的存儲(chǔ)情況：

觀察上圖，可以發(fā)現(xiàn)$a的type變成了10 (IS_REFERENCE)類型，并且ref字段指向了一個(gè)新的結(jié)構(gòu)體，這就是zend_reference，zend_reference中存儲(chǔ)著$a與$b共同的值1，由于$a與$b同時(shí)引用著這個(gè)結(jié)構(gòu)體，故此時(shí)該結(jié)構(gòu)體的refcount = 2。

接下來打印$b，觀察$b的存儲(chǔ)情況：

觀察上圖，發(fā)現(xiàn)與$b的type也是IS_REFERENCE類型，且ref字段也指向了一個(gè)zend_reference結(jié)構(gòu)體，比較$a與$b指向的zend_reference，二者地址相同，說明指向了同一個(gè)zend_reference結(jié)構(gòu)體。此時(shí)兩個(gè)變量的存儲(chǔ)情況如下圖所示：

接下來執(zhí)行unset($b)，觀察$a以及zend_reference的存儲(chǔ)情況，我們看是否符合預(yù)期：

我們看到unset($b)之后，$a所指向的zend_reference的refcount由2變?yōu)?，說明現(xiàn)在只有$a引用著這個(gè)結(jié)構(gòu)體，b不再引用這個(gè)結(jié)構(gòu)體，其類型變成了IS_UNDEF類型，代碼執(zhí)行完畢。

那么我們看一下zend_reference結(jié)構(gòu)體的基本結(jié)構(gòu)：

struct _zend_reference {
    zend_refcounted_h gc; //gc相關(guān)，存有refcount
    zval  val;   //引用類型的變量值存在這個(gè)zval中的zend_value字段中。簡(jiǎn)單類型的值直接存在這里，復(fù)雜類型的值存儲(chǔ)對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的指針，來找到這個(gè)變量的值，和之前講基本變量時(shí)候講過的一樣。
};

這個(gè)結(jié)構(gòu)體一共只有2個(gè)字段，gc字段中是zend_refcounted_gc結(jié)構(gòu)體類型，其中存儲(chǔ)了引用計(jì)數(shù)；val字段存儲(chǔ)了引用類型變量的值（簡(jiǎn)單類型如整型、浮點(diǎn)型的值直接存在這里，復(fù)雜類型存對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的指針，與之前講基本變量的時(shí)候講過的一樣）。這樣相當(dāng)于加了一個(gè)中間層，使得原始的zend_string或zend_array在內(nèi)存中只有1份，方便管理與維護(hù)。

我們首先構(gòu)造一個(gè)循環(huán)引用：

 time()];
echo $a;
$a[] = &$a; //循環(huán)引用
echo $a;
unset($a);
echo $a;

注意：由于開啟opcache的PHP7會(huì)在數(shù)組初始化的元素全部為常量元素的時(shí)候，將其優(yōu)化成不可變數(shù)組(immutable array)，這里的引用計(jì)數(shù)值refcount = 2只是一個(gè)偽引用計(jì)數(shù)，所以我們使用$a = ["time" => time()]，讓其初始化后的refcount為正常的1。]見下圖：

利用gdb調(diào)試這段代碼：

執(zhí)行完$a初始化并打印$a，refcount為1，type為7(IS_ARRAY)而此時(shí)的ref字段中的值是非法地址，說明此時(shí)還沒有生成中間的zend_reference結(jié)構(gòu)體:

繼續(xù)執(zhí)行下一行$a[] = &$a; 觀察下圖中綠色方框的含義：

- $a的zval中的ref指向zend_reference結(jié)構(gòu)體
- zend_reference結(jié)構(gòu)體中的zval字段中的arr指針指向了原始的zend_array
- zend_array中的arData指針指向了bucket類型
- zend_array中的bucket數(shù)組元素也是一個(gè)IS_REFERENCE類型，它又指回到同一個(gè)zend_reference結(jié)構(gòu)體：

根據(jù)gdb調(diào)試情況畫出內(nèi)存結(jié)構(gòu)圖：

由于有兩個(gè)東西指向zend_reference結(jié)構(gòu)體（一個(gè)是$a，一個(gè)是$a數(shù)組中的一個(gè)元素），所以refcount = 2。原始的zend_array中也有一個(gè)refcount字段，由于只有一個(gè)zend_reference指向這個(gè)zend_array，所以refcount = 1。

接下來繼續(xù)執(zhí)行unset($a)：

我們可以看到，$a的type類型變成了0(IS_UNDEF)，同時(shí)其指向的zend_reference結(jié)構(gòu)體的refcount變?yōu)榱?（因?yàn)?a數(shù)組中的元素仍然在指向它），我們畫圖來表示一下現(xiàn)在的內(nèi)存情況：

那么問題出現(xiàn)了，$a是unset掉了，但是由于原始的zend_array中的元素仍然在指向仍然在指向zend_reference結(jié)構(gòu)體，所以zend_reference的refcount是1，而并非是預(yù)期的0。這樣一來，這兩個(gè)zend_reference與zend_array結(jié)構(gòu)在unset($a)之后，仍然存在于內(nèi)存之中，如果對(duì)此不作任何處理，就會(huì)造成內(nèi)存泄漏。

那么如何解決循環(huán)引用帶來的內(nèi)存泄漏問題呢？垃圾回收就要派上用場(chǎng)了。在PHP7中，如果檢測(cè)到refcount -1 后仍 > 0的變量，會(huì)把它放入一個(gè)雙向鏈表中，等待垃圾回收，相當(dāng)于一個(gè)緩沖區(qū)的作用。待緩沖區(qū)滿了之后（10000個(gè)存儲(chǔ)單元），然后再對(duì)其進(jìn)行標(biāo)記和清除（以后會(huì)在代碼層面具體講垃圾回收的方法）。

緩沖區(qū)的作用就是減少垃圾回收算法運(yùn)行的頻率，減少對(duì)正在運(yùn)行的服務(wù)端代碼的影響。