淺談PHP源碼三十四：PHP5.3新增加的垃圾回收機(jī)制(Garbage Collection)
在之前的文章淺談PHP源碼三十三：PHP5.3新增加的垃圾回收機(jī)制(Garbage Collection)基礎(chǔ) 中有介紹了垃圾回收機(jī)制的一些基礎(chǔ)知識(shí)。今天我們看看其初始化，添加到垃圾緩沖區(qū)和垃圾回收的過(guò)程。
官方說(shuō)明文檔請(qǐng)猛擊Garbage Collection
中文版地址：http://docs.php.net/manual/zh/features.gc.php
【初始化】
在zend/zend_gc.c 121行有函數(shù)gc_init實(shí)現(xiàn)了gc的初始化，其代碼如下：

 ZEND_API void gc_init(TSRMLS_D){if (GC_G(buf) == NULL GC_G(gc_enabled)) {GC_G(buf) = (gc_root_buffer*) malloc(sizeof(gc_root_buffer) * GC_ROOT_BUFFER_MAX_ENTRIES);GC_G(last_unused) = GC_G(buf)[GC_ROOT_BUFFER_MAX_ENTRIES];gc_reset(TSRMLS_C);}}

第123行判斷是否為空和是否開啟了gc，如果都為真，則轉(zhuǎn)124行
第124行是直接調(diào)用malloc分配了10000個(gè)gc_root_buffer內(nèi)存。
第125行將html' target='_blank'>全局變量last_unused設(shè)置為gc緩沖區(qū)的結(jié)束位置。
第126行重置整個(gè)垃圾收集機(jī)制，其代碼從zend/zend_gc.c 88行開始，如下：

ZEND_API void gc_reset(TSRMLS_D){GC_G(gc_runs) = 0;GC_G(collected) = 0; #if GC_BENCHGC_G(root_buf_length) = 0;GC_G(root_buf_peak) = 0;GC_G(zval_possible_root) = 0;GC_G(zobj_possible_root) = 0;GC_G(zval_buffered) = 0;GC_G(zobj_buffered) = 0;GC_G(zval_remove_from_buffer) = 0;GC_G(zobj_remove_from_buffer) = 0;GC_G(zval_marked_grey) = 0;GC_G(zobj_marked_grey) = 0;#endif GC_G(roots).next = GC_G(roots);GC_G(roots).prev = GC_G(roots); if (GC_G(buf)) {GC_G(unused) = NULL;GC_G(first_unused) = GC_G(buf); GC_G(zval_to_free) = NULL;} else {GC_G(unused) = NULL;GC_G(first_unused) = NULL;GC_G(last_unused) = NULL;}}

第90~91行 設(shè)置gc運(yùn)行的次數(shù)統(tǒng)計(jì)(gc_runs)和gc中垃圾的個(gè)數(shù)(collected)為0。
第106~107行 設(shè)置雙向鏈表頭結(jié)點(diǎn)的上一個(gè)結(jié)點(diǎn)和下一個(gè)結(jié)點(diǎn)指向自己。

關(guān)于gc_enabled，默認(rèn)情況下是開啟的，可以在php.ini中配置。
其實(shí)現(xiàn)代碼在zend/zend.c 93行 如下：

STD_ZEND_INI_BOOLEAN( zend.enable_gc , 1 ,ZEND_INI_ALL,OnUpdateGCEnabled, gc_enabled, zend_gc_globals, gc_globals)

初始化調(diào)用在zend/zend.c 79 行

 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;}

【添加到垃圾緩沖區(qū)】
跟蹤PHP的源碼 zend/zend_execute_API.c 424行
[_zval_ptr_dtor] - [GC_ZVAL_CHECK_POSSIBLE_ROOT()] - [gc_zval_check_possible_root()] - [gc_zval_possible_root()]
其中在gc_zval_check_possible_root()函數(shù)中，僅對(duì)數(shù)組和對(duì)象執(zhí)行垃圾回收操作

gc_zval_possible_root函數(shù)的代碼如下：

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);}}

第132~140行 檢查zval結(jié)點(diǎn)信息是否已經(jīng)放入到結(jié)點(diǎn)緩沖區(qū)，如果已經(jīng)放入到結(jié)點(diǎn)緩沖區(qū)，則直接返回，這樣可以優(yōu)化其性能

第142~145行 處理對(duì)象結(jié)點(diǎn)，直接返回，不再執(zhí)行后面的操作

第149行 判斷結(jié)點(diǎn)是否已經(jīng)被標(biāo)記為紫色，如果為紫色則不再添加到結(jié)點(diǎn)緩沖區(qū)，此處在于保證一個(gè)結(jié)點(diǎn)只執(zhí)行一次添加到緩沖區(qū)的操作。

第150行 將結(jié)點(diǎn)的顏色標(biāo)記為紫色，表示此結(jié)點(diǎn)已經(jīng)添加到緩沖區(qū)，下次不用再做添加

第153~157行 找出新的結(jié)點(diǎn)的位置，如果緩沖區(qū)滿了，則執(zhí)行垃圾回收操作。

第176~184行 將新的結(jié)點(diǎn)添加到緩沖區(qū)所在的雙向鏈表。

【垃圾回收過(guò)程】
在gc_zval_possible_root函數(shù)中，當(dāng)緩沖區(qū)滿時(shí)，程序調(diào)用gc_collect_cycles函數(shù)，執(zhí)行垃圾回收操作。從zend/zend_gc.c文件615行開始，其實(shí)現(xiàn)代碼如下：

 ZEND_API int gc_collect_cycles(TSRMLS_D){int count = 0; if (GC_G(roots).next != GC_G(roots)) {zval_gc_info *p, *q, *orig_free_list, *orig_next_to_free; if (GC_G(gc_active)) {return 0;GC_G(gc_runs)++;GC_G(zval_to_free) = FREE_LIST_END;GC_G(gc_active) = 1;gc_mark_roots(TSRMLS_C);gc_scan_roots(TSRMLS_C);gc_collect_roots(TSRMLS_C); orig_free_list = GC_G(free_list);orig_next_to_free = GC_G(next_to_free);p = GC_G(free_list) = GC_G(zval_to_free);GC_G(zval_to_free) = NULL;GC_G(gc_active) = 0; /* First call destructors */while (p != FREE_LIST_END) {if (Z_TYPE(p- z) == IS_OBJECT) {if (EG(objects_store).object_buckets EG(objects_store).object_buckets[Z_OBJ_HANDLE(p- z)].valid EG(objects_store).object_buckets[Z_OBJ_HANDLE(p- z)].bucket.obj.refcount = 0 EG(objects_store).object_buckets[Z_OBJ_HANDLE(p- z)].bucket.obj.dtor !EG(objects_store).object_buckets[Z_OBJ_HANDLE(p- z)].destructor_called) { EG(objects_store).object_buckets[Z_OBJ_HANDLE(p- z)].destructor_called = 1;EG(objects_store).object_buckets[Z_OBJ_HANDLE(p- z)].bucket.obj.refcount++;EG(objects_store).object_buckets[Z_OBJ_HANDLE(p- z)].bucket.obj.dtor(EG(objects_store).object_buckets[Z_OBJ_HANDLE(p- z)].bucket.obj.object, Z_OBJ_HANDLE(p- z) TSRMLS_CC);EG(objects_store).object_buckets[Z_OBJ_HANDLE(p- z)].bucket.obj.refcount--;count++;p = p- u.next;} /* Destroy zvals */p = GC_G(free_list);while (p != FREE_LIST_END) {GC_G(next_to_free) = p- u.next;if (Z_TYPE(p- z) == IS_OBJECT) {if (EG(objects_store).object_buckets EG(objects_store).object_buckets[Z_OBJ_HANDLE(p- z)].valid EG(objects_store).object_buckets[Z_OBJ_HANDLE(p- z)].bucket.obj.refcount = 0) {EG(objects_store).object_buckets[Z_OBJ_HANDLE(p- z)].bucket.obj.refcount = 1;Z_TYPE(p- z) = IS_NULL;zend_objects_store_del_ref_by_handle_ex(Z_OBJ_HANDLE(p- z), Z_OBJ_HT(p- z) TSRMLS_CC);} else if (Z_TYPE(p- z) == IS_ARRAY) {Z_TYPE(p- z) = IS_NULL;zend_hash_destroy(Z_ARRVAL(p- FREE_HASHTABLE(Z_ARRVAL(p- } else {zval_dtor( p- Z_TYPE(p- z) = IS_NULL;p = GC_G(next_to_free);} /* Free zvals */p = GC_G(free_list);while (p != FREE_LIST_END) {q = p- u.next;FREE_ZVAL_EX( p- p = q;GC_G(collected) += count;GC_G(free_list) = orig_free_list;GC_G(next_to_free) = orig_next_to_free;} return count;}

第619行 判斷緩沖區(qū)是否為空，如果為空則不會(huì)執(zhí)行垃圾回收操作
第622行 判斷垃圾回收操作是否正則進(jìn)行，如果正在進(jìn)行，則直接返回
第625~627行 將垃圾回收操作次數(shù)加1，初始化空閑列表，設(shè)置gc_active為1表示垃圾回歸正在進(jìn)行
第628行 此處為其官方文檔中算法的步驟 B ，算法使用深度優(yōu)先搜索查找所有可能的根，找到后將每個(gè)變量容器中的引用計(jì)數(shù)減1″，為確保不會(huì)對(duì)同一個(gè)變量容器減兩次”1″，用灰色標(biāo)記已減過(guò)1的。
第629行 這是算法的步驟 C ，算法再一次對(duì)每個(gè)根節(jié)點(diǎn)使用深度優(yōu)先搜索，檢查每個(gè)變量容器的引用計(jì)數(shù)。如果引用計(jì)數(shù)是 0 ，變量容器用白色來(lái)標(biāo)記。如果引用次數(shù)大于0，則恢復(fù)在這個(gè)點(diǎn)上使用深度優(yōu)先搜索而將引用計(jì)數(shù)減1的操作（即引用計(jì)數(shù)加1），然后將它們重新用黑色標(biāo)記。
第630行 算法的最后一步 D ，算法遍歷根緩沖區(qū)以從那里刪除變量容器根(zval roots)，同時(shí)，檢查是否有在上一步中被白色標(biāo)記的變量容器。每個(gè)被白色標(biāo)記的變量容器都被清除。
在[gc_collect_cycles() - gc_collect_roots() - zval_collect_white() ]中我們可以看到，對(duì)于白色標(biāo)記的結(jié)點(diǎn)會(huì)被添加到全局變量zval_to_free列表中。此列表在后面的操作中有用到。
第632~633行 將全局變量free_list和next_to_free存放在相對(duì)應(yīng)當(dāng)?shù)呐R時(shí)變量中，在最后會(huì)恢復(fù)到此時(shí)的狀態(tài)。
第634~635行 初始化需要清除的列表，清空將要清空的zval列表并且將垃圾收集的操作狀態(tài)為不激活狀態(tài)。
第639~655行 第一次調(diào)用析構(gòu)函數(shù)，并統(tǒng)計(jì)清除的變量個(gè)數(shù)
第657~678行 清除變量
第682~686行 釋放內(nèi)存
第687~689行 處理垃圾個(gè)數(shù)統(tǒng)計(jì)，恢復(fù)free_list和next_to_free變量

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