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寫入拷貝（Copy-on-write，簡稱COW）是一種計算機程式設計領域的優化策略，其核心思想是，如果有多個呼叫者（callers）同時要求相同資源（如記憶體或磁盤上的資料存盤），他們會共同獲取相同的指標指向相同的資源，直到某個呼叫者試圖修改資源的內容時，系統才會真正復制一份專用副本（private copy）給該呼叫者，而其他呼叫者所見到的最初的資源仍然保持不變，這程序對其他的呼叫者都是透明的（transparently），此作法主要的優點是如果呼叫者沒有修改該資源，就不會有副本（private copy）被創建，因此多個呼叫者只是讀取操作時可以共享同一份資源，

PHP中的COW

注意：以下代碼基于PHP5.6，PHP7之后參考計數機制有變化，

大家都知道，PHP是由C實作的，可是C是強型別語言，PHP怎么做到弱型別語言，一起來看下，PHP變數在C語言底層中的代碼：

typedef struct _zval_struct zval;
typedef unsigned int zend_uint;
typedef unsigned char zend_uchar;
 
struct _zval_struct {
 zvalue_value value; /*注意這里，這個里面存的才是變數的值*/
 zend_uint refcount__gc; /*參考計數*/
 zend_uchar type; /* 變數當前的資料型別 */
 zend_uchar is_ref__gc; /*變數是否參考*/
};
typedef union _zvalue_value {
 long lval; /*PHP中整型的值*/
 double dval; /*PHP的浮點數值*/
 struct { 
 char *val;
 int len;
 } str; /*PHP的字串*/
 HashTable *ht; /*陣列*/
 zend_object_value obj; /*物件*/
} zvalue_value;

PHP的變數，低層是一個結構體zval,里面的zvalue_value結構體實際上是個聯合體，這個聯合體才是實際存放著PHP的變數值， Zend引擎為了區別同一個zval地址是否被多個變數共享，引入了ref_count和is_ref兩個變數進行標識，

運行以下代碼，觀察變數refcount的變化：

<?php 
 $foo = 1; 
 xdebug_debug_zval('foo'); 
 $bar = $foo; 
 xdebug_debug_zval('foo'); 
 $bar = 2; 
 xdebug_debug_zval('foo'); 
?> 
//-----執行結果----- 
foo: (refcount=1, is_ref=0)=1 
foo: (refcount=2, is_ref=0)=1 
foo: (refcount=1, is_ref=0)=1

當$foo被賦值時，$foo變數的值的只由$foo變數指向，當?$foo的值被賦給?$bar時，PHP并沒有將記憶體復制一份交給$bar，而是把$foo和$bar指向一個地址, 同時參考計數增加1，也就是新的2，隨后，我們更改了$bar的值，這時如果直接需該$bar變數指向的記憶體，則?$foo的值也會跟著改變，這不是我們想要的結果，于是，PHP內核將記憶體復制出來一份，并將其值更新為賦值的：2（這個操作也稱為變數分離操作），同時原?$foo變數指向的記憶體只有$foo指向，所以參考計數更新為：refcount=1，

下面讓我們看一個查看記憶體的例子，可以更容易看到COW在記憶體使用優化方面的明顯作用：

<?php 
$j = 1; 
var_dump(memory_get_usage()); 
$tipi = array_fill(0, 100000, 'php-internal'); 
var_dump(memory_get_usage()); 
$tipi_copy = $tipi; 
var_dump(memory_get_usage()); 
foreach($tipi_copy as $i){ 
 $j += count($i); 
} 
var_dump(memory_get_usage()); 
//-----執行結果----- 
$ php t.php 
int(630904) 
int(10479840) 
int(10479944) 
int(10480040)

上面的代碼比較典型的突出了COW的作用，在陣列變數$tipi被賦值給?$tipi_copy時，記憶體的使用并沒有立刻增加一半，在回圈遍歷數?$tipi_copy時也沒有發生顯著變化，在這里$tipi_copy和?$tipi變數的資料共同指向同一塊記憶體，而沒有復制，

也就是說，即使我們不使用參考，一個變數被賦值后，只要我們不改變變數的值 ，也不會新申請記憶體用來存放資料，據此我們很容易就可以想到一些COW可以非常有效的控制記憶體使用的場景：只是使用變數進行計算而很少對其進行修改操作，如函式引數的傳遞，大陣列的復制等等等不需要改變變數值的情形，

參考計數原理

了解了php變數的內部存盤結構之后，再了解下php變數賦值相關的原理和早期垃圾回識訓制，

PHP5.2中使用的記憶體回收演算法是大名鼎鼎的Reference Counting，這個演算法中文翻譯叫做“參考計數”，其思想非常直觀和簡潔：為每個記憶體物件分配一個計數器，當一個記憶體物件建立時計數器初始化為1(因此此時總是有一個變數參考此物件)，以后每有一個新變數參考此記憶體物件，則計數器加1，而每當減少一個參考此記憶體物件的變數則計數器減1，當垃圾回識訓制運作的時候，將所有計數器為0的記憶體物件銷毀并回收其占用的記憶體，

記憶體泄漏

但是php5.3版本之前的垃圾回識訓制存在一個漏洞，即當陣列或物件內部子元素參考其父元素，而此時如果發生了洗掉其父元素的情況，此變數容器并不會被洗掉，因為其子元素還在指向該變數容器，但是由于所有作用域內都沒有指向該變數容器的符號，所以無法被清除，因此會發生記憶體泄漏，直到該腳本執行結束

如果你已經安裝了Xdebug，你能通過呼叫函式 xdebug_debug_zval()顯示”refcount”和”is_ref”的值，

舉例：

由于該示例不好輸出結果，用圖表示，如圖：

舉例：

unset($a);
xdebug_debug_zval('a');

如圖：

根緩沖機制

php5.3版本之后引入根緩沖機制，即php啟動時默認設定指定zval數量的根緩沖區（默認是10000），當php發現有存在回圈參考的zval時，就會把其投入到根緩沖區，當根緩沖區達到組態檔中的指定數量（默認是10000）后，就會進行垃圾回收，以此解決回圈參考導致的記憶體泄漏問題

為什么記憶體沒有全部識訓來

因為php的核心結構Hashtable，在定義的時候不可能一次性分配足夠多的記憶體塊，所以初始化的時候只會分配一小塊，等不夠的時候在進行擴容，而Hashtable只擴容不減少，所以當存入100個變數的時候符號表不夠用了就進行一次擴容，當unset()時只是放了為變數值分配的記憶體，但是為變數名分配的記憶體還是在符號表中的，符號表并沒有縮小，所以沒識訓來的記憶體是被符號表占去了，

php并不是只要記憶體不夠就去向OS申請記憶體，而是先申請一大塊記憶體，然后將其中一部分分給申請者，這樣再有邏輯需要申請記憶體的時候，就不需要再向OS申請記憶體了，避免了重復申請，只有當一大塊記憶體不夠用的時候再去申請，而當釋放記憶體時，php并非把記憶體還給了OS，而是把記憶體軌道自己維護的空閑記憶體串列，以便重復利用，

垃圾回收相關的配置

• zend.enable_gc，默認值為on，如果想關閉垃圾回識訓制，可以設定為off

小知識點

• unset()：unset()只是斷開一個變數到一塊記憶體區域的連接，同時將該記憶體區域的參考計數減1，記憶體是否回收主要還是看refcount是否到0了，
• null：將null賦值給一個變數是直接將該變數指向的資料結構置空，同時將其參考計數歸0，
• 腳本執行結束：該腳本中所有記憶體都會被釋放，無論是否有環參考，

標籤：PHP

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