PHP7内存管理 - 谁动了我的内存

Mon, 05 Nov 2018 00:00:00 +0000

来源：Laruence

Zend 引擎提供了一种特殊的内存管理器，用于处理请求相关数据。请求相关数据是指只需要服务于单个请求，最迟会在请求结束时释放的数据。

内存管理基础

问题引入

<?php

var_dump(memory_get_usage());
// 输出：int(61800) 初始内存

$a = "laruence";
var_dump(memory_get_usage());
// 输出：int(61864) 字符串占用

unset($a);
var_dump(memory_get_usage());
// 输出：int(61864) 为什么没有释放？

内存管理机制

┌─────────────────────────────────────────────────────────────┐
│ PHP 内存管理机制 │
├─────────────────────────────────────────────────────────────┤
│ │
│ 分配请求数据 │
│ │ │
│ ▼ │
│ ┌─────────┐ │
│ │ Zend MM │ ← 特殊内存管理器 │
│ └────┬────┘ │
│ │ │
│ ▼ │
│ ┌─────────────────────────────────────────┐ │
│ │ 堆（Heap） │ │
│ │ ┌─────┐ ┌─────┐ ┌─────┐ ┌─────┐ │ │
│ │ │chunk│ │chunk│ │chunk│ │chunk│ │ │
│ │ └─────┘ └─────┘ └─────┘ └─────┘ │ │
│ └─────────────────────────────────────────┘ │
│ │
└─────────────────────────────────────────────────────────────┘

内存分配策略

Zend MM 内存池

<?php

// 预分配内存（减少系统调用）
var_dump(memory_get_usage(true));
// 输出：int(262144) 256KB 预分配

// 查看峰值
var_dump(memory_get_peak_usage());
// 输出：最大内存使用量

// 峰值（真实分配）
var_dump(memory_get_peak_usage(true));

内存分配函数

函数	说明
`emalloc()`	分配请求内存
`efree()`	释放请求内存
`estrdup()`	复制字符串
`ecalloc()`	分配并初始化为零
`erealloc()`	重新分配内存

PHP 7 内存改进

与 PHP 5 的区别

┌─────────────────────────────────────────────────────────────┐
│ PHP 5 vs PHP 7 内存对比 │
├─────────────────────────────────────────────────────────────┤
│ │
│ PHP 5: │
│ ┌────────────────────┐ │
│ │ zval (16 bytes) │ │
│ │ ├─ refcount (4B) │ │
│ │ ├─ is_ref (4B) │ │
│ │ └─ value (8B) │ │
│ └────────────────────┘ │
│ │
│ PHP 7: │
│ ┌────────────────────┐ │
│ │ zval (16/32 bytes) │ │
│ │ ├─ type (1B) │ │
│ │ ├─ flags (1B) │ │
│ │ └─ value/unioned │ │
│ └────────────────────┘ │
│ │
│ 字符串： zend_string (40 bytes) → (x)ptr + len + hash │
│ 对象： zend_object → Object handlers │
│ │
└─────────────────────────────────────────────────────────────┘

优化效果

<?php
// PHP 5 vs PHP 7 性能对比

// 创建 100000 个简单对象
$start = memory_get_usage();

// PHP 5: ~50MB
// PHP 7: ~5MB

for ($i = 0; $i < 100000; $i++) {
 $objects[] = new stdClass();
}

$end = memory_get_usage();
echo "内存增长: " . ($end - $start) . " bytes\n";

引用计数与循环引用

引用计数机制

<?php

// 变量 a 引用计数为 1
$a = "hello";
debug_zval_dump($a);
// 输出：string(5) "hello" refcount(1)

// 变量 b 也引用同一个值，引用计数为 2
$b = $a;
debug_zval_dump($a);
// 输出：string(5) "hello" refcount(2)

// 删除 b，引用计数回到 1
unset($b);
debug_zval_dump($a);
// 输出：string(5) "hello" refcount(1)

循环引用问题

<?php

// PHP 5 中的循环引用
$a = new stdClass();
$b = new stdClass();

$a->b = $b; // a 引用 b
$b->a = $a; // b 引用 a

// 此时：refcount(a) = 2, refcount(b) = 2
// unset(a): refcount(a) = 1, refcount(b) = 2
// 内存泄漏！

// PHP 7 使用标记清除（GC）解决
unset($a);
unset($b);
// GC 周期会清除循环引用

手动垃圾回收

<?php

// 查看待回收数量
gc_enabled(); // 垃圾回收是否启用
gc_collect_cycles(); // 强制回收循环引用

// 记录垃圾回收状态
$start = gc_collect_cycles();
echo "回收前待处理: $start\n";

// 产生循环引用
$a = new stdClass();
$b = new stdClass();
$a->b = $b;
$b->a = $a;

unset($a);
unset($b);

$after = gc_collect_cycles();
echo "回收后待处理: $after\n";

内存泄漏检测

开启内存泄漏检测

# 编译时启用
./configure --enable-debug --with-valgrind

# 运行测试
php -d memory_limit=128M -d zend.enable_gc=1 script.php

Xdebug 内存跟踪

; php.ini
[xdebug]
xdebug.mode=memory

<?php

// 查看函数调用栈
xdebug_debug_zval('a');

// 查看文件调用
xdebug_stop_trace();

优化建议

1. 及时 unset 大变量

<?php

// 不推荐：大数组保留在内存中
$bigArray = loadLargeData(); // 10MB
process($bigArray);
// $bigArray 仍然占用内存

// 推荐：及时释放
$bigArray = loadLargeData();
process($bigArray);
unset($bigArray); // 释放内存

2. 使用引用减少复制

<?php

// 不推荐：复制整个数组
function processArray(array $arr) {
 // 副本，额外内存
}
$data = range(1, 100000);
processArray($data);

// 推荐：引用传递
function processArray(array &$arr) {
 // 同一数组，无复制
}
processArray($data);

3. 生成器处理大数据

<?php

// 不推荐：一次性加载
function getAllUsers() {
 $users = [];
 foreach ($db->query('SELECT * FROM users') as $row) {
 $users[] = $row; // 全部加载到内存
 }
 return $users;
}

// 推荐：生成器
function getUsersGenerator() {
 foreach ($db->query('SELECT * FROM users') as $row) {
 yield $row; // 逐个返回
 }
}

foreach (getUsersGenerator() as $user) {
 process($user);
}

4. 静态变量陷阱

<?php

class HeavyClass {
 private static $cache = [];

 public static function getInstance() {
 if (!isset(self::$cache['instance'])) {
 self::$cache['instance'] = new HeavyClass();
 }
 return self::$cache['instance'];
 }
 
 // 清理静态缓存
 public static function clearCache() {
 self::$cache = [];
 }
}

性能监控

<?php

class MemoryProfiler {
 private static $marks = [];

 public static function mark(string $name) {
 self::$marks[$name] = memory_get_usage(true);
 }

 public static function report(): array {
 $report = [];
 $last = null;
 foreach (self::$marks as $name => $usage) {
 $delta = ($last !== null) ? ($usage - $last) : 0;
 $report[$name] = [
 'memory' => $usage,
 'delta' => $delta,
 ];
 $last = $usage;
 }

 return $report;
 }
}

// 使用示例
MemoryProfiler::mark('bootstrap');
// ... 业务 ...
MemoryProfiler::mark('after_query');
print_r(MemoryProfiler::report());

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1. 及时 unset 大变量

2. 使用引用减少复制

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