第四节 垃圾回收

struct _zval_struct {
    /* Variable information */
    zvalue_value value;     /* value */
    zend_uint refcount__gc;
    zend_uchar type;    /* active type */
    zend_uchar is_ref__gc;
};

/* The following macroses override macroses from zend_alloc.h */
#undef  ALLOC_ZVAL
#define ALLOC_ZVAL(z)                                   \
    do {                                                \
        (z) = (zval*)emalloc(sizeof(zval_gc_info));     \
        GC_ZVAL_INIT(z);                                \
    } while (0)

typedef struct _zval_gc_info {
    zval z;
    union {
        gc_root_buffer       *buffered;
        struct _zval_gc_info *next;
    } u;
} zval_gc_info;

 
static ZEND_INI_MH(OnUpdateGCEnabled) /* {{{ */
{
    OnUpdateBool(entry, new_value, new_value_length, mh_arg1, mh_arg2, mh_arg3, stage TSRMLS_CC);
 
    if (GC_G(gc_enabled)) {
        gc_init(TSRMLS_C);
    }
 
    return SUCCESS;
}
/* }}} */
 
ZEND_INI_BEGIN()
    ZEND_INI_ENTRY("error_reporting",               NULL,       ZEND_INI_ALL,       OnUpdateErrorReporting)
    STD_ZEND_INI_BOOLEAN("zend.enable_gc",              "1",    ZEND_INI_ALL,       OnUpdateGCEnabled,      gc_enabled,     zend_gc_globals,        gc_globals)
#ifdef ZEND_MULTIBYTE
    STD_ZEND_INI_BOOLEAN("detect_unicode", "1", ZEND_INI_ALL, OnUpdateBool, detect_unicode, zend_compiler_globals, compiler_globals)
#endif
ZEND_INI_END()

typedef struct _zend_gc_globals {
    zend_bool         gc_enabled;   /* 是否开启垃圾收集机制 */
    zend_bool         gc_active;    /* 是否正在进行 */
 
    gc_root_buffer   *buf;              /* 预分配的缓冲区数组，默认为10000（preallocated arrays of buffers）   */
    gc_root_buffer    roots;            /* 列表的根结点（list of possible roots of cycles） */
    gc_root_buffer   *unused;           /* 没有使用过的缓冲区列表(list of unused buffers)           */
    gc_root_buffer   *first_unused;     /* 指向第一个没有使用过的缓冲区结点（pointer to first unused buffer）   */
    gc_root_buffer   *last_unused;      /* 指向最后一个没有使用过的缓冲区结点，此处为标记结束用(pointer to last unused buffer)    */
 
    zval_gc_info     *zval_to_free;     /* 将要释放的zval变量的临时列表（temporaryt list of zvals to free） */
    zval_gc_info     *free_list;        /* 临时变量，需要释放的列表开头 */
    zval_gc_info     *next_to_free;     /* 临时变量，下一个将要释放的变量位置*/
 
    zend_uint gc_runs;  /* gc运行的次数统计 */
    zend_uint collected;    /* gc中垃圾的个数 */
 
    // 省略...
}

当然我们无法在PHP的函数集中找到unset函数，因为它是一种语言结构。 其对应的中间代码为ZEND_UNSET，在Zend/zend_vm_execute.h文件中你可以找到与它相关的实现。

ZEND_API void _zval_ptr_dtor(zval **zval_ptr ZEND_FILE_LINE_DC) /* {{{ */
{
#if DEBUG_ZEND>=2
    printf("Reducing refcount for %x (%x): %d->%d\n", *zval_ptr, zval_ptr, Z_REFCOUNT_PP(zval_ptr), Z_REFCOUNT_PP(zval_ptr) - 1);
#endif
    Z_DELREF_PP(zval_ptr);
    if (Z_REFCOUNT_PP(zval_ptr) == 0) {
        TSRMLS_FETCH();
 
        if (*zval_ptr != &EG(uninitialized_zval)) {
            GC_REMOVE_ZVAL_FROM_BUFFER(*zval_ptr);
            zval_dtor(*zval_ptr);
            efree_rel(*zval_ptr);
        }
    } else {
        TSRMLS_FETCH();
 
        if (Z_REFCOUNT_PP(zval_ptr) == 1) {
            Z_UNSET_ISREF_PP(zval_ptr);
        }
 
        GC_ZVAL_CHECK_POSSIBLE_ROOT(*zval_ptr);
    }
}
/* }}} */

• 如果变量的引用计数为1，即减一后引用计数为0，直接清除变量。如果当前变量如果被缓存，则需要清除缓存
• 如果变量的引用计数大于1，即减一后引用计数大于0，则将变量放入垃圾列表。如果变量存在引用，则去掉其引用。 将变量放入垃圾列表的操作是GC_ZVAL_CHECK_POSSIBLE_ROOT，这也是一个宏，其对应函数gc_zval_check_possible_root，但是此函数仅对数组和对象执行垃圾回收操作。对于数组和对象变量，它会调用gc_zval_possible_root函数。

ZEND_API void gc_zval_possible_root(zval *zv TSRMLS_DC)
{
    if (UNEXPECTED(GC_G(free_list) != NULL &&
                   GC_ZVAL_ADDRESS(zv) != NULL &&
                   GC_ZVAL_GET_COLOR(zv) == GC_BLACK) &&
                   (GC_ZVAL_ADDRESS(zv) < GC_G(buf) ||
                    GC_ZVAL_ADDRESS(zv) >= GC_G(last_unused))) {
        /* The given zval is a garbage that is going to be deleted by
         * currently running GC */
        return;
    }
 
    if (zv->type == IS_OBJECT) {
        GC_ZOBJ_CHECK_POSSIBLE_ROOT(zv);
        return;
    }
 
    GC_BENCH_INC(zval_possible_root);
 
    if (GC_ZVAL_GET_COLOR(zv) != GC_PURPLE) {
        GC_ZVAL_SET_PURPLE(zv);
 
        if (!GC_ZVAL_ADDRESS(zv)) {
            gc_root_buffer *newRoot = GC_G(unused);
 
            if (newRoot) {
                GC_G(unused) = newRoot->prev;
            } else if (GC_G(first_unused) != GC_G(last_unused)) {
                newRoot = GC_G(first_unused);
                GC_G(first_unused)++;
            } else {
                if (!GC_G(gc_enabled)) {
                    GC_ZVAL_SET_BLACK(zv);
                    return;
                }
                zv->refcount__gc++;
                gc_collect_cycles(TSRMLS_C);
                zv->refcount__gc--;
                newRoot = GC_G(unused);
                if (!newRoot) {
                    return;
                }
                GC_ZVAL_SET_PURPLE(zv);
                GC_G(unused) = newRoot->prev;
            }
 
            newRoot->next = GC_G(roots).next;
            newRoot->prev = &GC_G(roots);
            GC_G(roots).next->prev = newRoot;
            GC_G(roots).next = newRoot;
 
            GC_ZVAL_SET_ADDRESS(zv, newRoot);
 
            newRoot->handle = 0;
            newRoot->u.pz = zv;
 
            GC_BENCH_INC(zval_buffered);
            GC_BENCH_INC(root_buf_length);
            GC_BENCH_PEAK(root_buf_peak, root_buf_length);
        }
    }
}

• 检查zval结点信息是否已经放入到结点缓冲区，如果已经放入到结点缓冲区，则直接返回，这样可以优化其性能。然后处理对象结点，直接返回，不再执行后面的操作
• 判断结点是否已经被标记为紫色，如果为紫色则不再添加到结点缓冲区，此处在于保证一个结点只执行一次添加到缓冲区的操作。
• 将结点的颜色标记为紫色，表示此结点已经添加到缓冲区，下次不用再做添加
• 找出新的结点的位置，如果缓冲区满了，则执行垃圾回收操作。
• 将新的结点添加到缓冲区所在的双向链表。 在gc_zval_possible_root函数中，当缓冲区满时，程序调用gc_collect_cycles函数，执行垃圾回收操作。其中最关键的几步就是：
• 第628行 此处为其官方文档中算法的步骤 B ，算法使用深度优先搜索查找所有可能的根，找到后将每个变量容器中的引用计数减1，为确保不会对同一个变量容器减两次“1”，用灰色标记已减过1的。
• 第629行 这是算法的步骤 C ，算法再一次对每个根节点使用深度优先搜索，检查每个变量容器的引用计数。如果引用计数是 0 ，变量容器用白色来标记。如果引用次数大于0，则恢复在这个点上使用深度优先搜索而将引用计数减1的操作（即引用计数加1），然后将它们重新用黑色标记。
• 第630行 算法的最后一步 D ，算法遍历根缓冲区以从那里删除变量容器根(zval roots)，同时，检查是否有在上一步中被白色标记的变量容器。每个被白色标记的变量容器都被清除。在[gc_collect_cycles() -> gc_collect_roots() -> zval_collect_white() ]中我们可以看到，对于白色标记的结点会被添加到全局变量zval_to_free列表中。此列表在后面的操作中有用到。 PHP的垃圾回收机制在执行过程中以四种颜色标记状态。
• GC_WHITE 白色表示垃圾
• GC_PURPLE 紫色表示已放入缓冲区
• GC_GREY 灰色表示已经进行了一次refcount的减一操作
• GC_BLACK 黑色是默认颜色，正常 相关的标记以及操作代码如下：

#define GC_COLOR  0x03
 
#define GC_BLACK  0x00
#define GC_WHITE  0x01
#define GC_GREY   0x02
#define GC_PURPLE 0x03
 
#define GC_ADDRESS(v) \
    ((gc_root_buffer*)(((zend_uintptr_t)(v)) & ~GC_COLOR))
#define GC_SET_ADDRESS(v, a) \
    (v) = ((gc_root_buffer*)((((zend_uintptr_t)(v)) & GC_COLOR) | ((zend_uintptr_t)(a))))
#define GC_GET_COLOR(v) \
    (((zend_uintptr_t)(v)) & GC_COLOR)
#define GC_SET_COLOR(v, c) \
    (v) = ((gc_root_buffer*)((((zend_uintptr_t)(v)) & ~GC_COLOR) | (c)))
#define GC_SET_BLACK(v) \
    (v) = ((gc_root_buffer*)(((zend_uintptr_t)(v)) & ~GC_COLOR))
#define GC_SET_PURPLE(v) \
    (v) = ((gc_root_buffer*)(((zend_uintptr_t)(v)) | GC_PURPLE))