深入理解 PHP7 unset 真的会释放内存吗？

阅读数：256 2019 年 11 月 14 日 15:40

深入理解 PHP7 unset 真的会释放内存吗？

PHP 提供了 unset 用于释放指定的变量，那么它真的会释放内存吗？本文将从这个话题展开讨论。

1 关于 unset 的一些说法

有人说：

  • unset() 并不真正释放内存；
  • unset() 函数只能在变量值占用内存空间超过 256 字节时才会释放内存空间；
  • 只有当指向该变量的所有变量（如引用变量）都被销毁后，才会释放内存；
  • unset() 只是在释放大变量 (大量字符串, 大数组) 的时候才会真正 free 内存。

2 首先认知 unset 真的是函数吗？

验证方法之一

复制代码
$ php -r "var_dump(function_exists('unset'));"
bool(false)

验证方法之二

复制代码
$ php --rf  unset
Exception: Function unset() does not exist

上面提到的两种检验方法，实际上是不严谨的，比如函数不存在时，会出现相同的输出结果。所以我们在使用时，需要开发人员合理判断当前的使用场景。

那么有没有一种准确的 判断呢？答案一定是有的。

一种途径是从 PHP 源码入手：

Zend/zend_language_scanner.l 找到语法规则：

复制代码
<ST_IN_SCRIPTING>"unset" {
    RETURN_TOKEN(T_UNSET);
}

另一种途径是从 PHP 官网 unset() 获悉：

Note: 因为这是一个语言构造器而不是一个函数，不能被 可变函数 调用。

3 快速了解语言结构与函数的定义和区别

什么是语言结构？

  • PHP 关键词；
  • PHP 标识符；
  • PHP 语言内置的一种语法规则；

什么是函数及包括哪些？

  • 一段（一块）代码的集合，可以做某一件事儿的程序；
  • 函数分为内部（内置）函数、用户自定义函数、可变函数、匿名函数（闭包函数）。

列举几点两者的区别：

深入理解 PHP7 unset 真的会释放内存吗？

4 正确认识 memory_get_usage 函数

PHP 函数原型如下：

复制代码
memory_get_usage ([ bool $real_usage = false ] ) : int

  • 当 $real_usage 为 false 时，返回当前申请的已经使用的内存大小；

  • 当 $real_usage 为 true 时，返回当前申请的的内存大小，包括已使用和未使用内存；

函数实现 C 源码如下：

复制代码
ZEND_API size_t zend_memory_usage(int real_usage)
{
#if ZEND_MM_STAT
    if (real_usage) {
        return AG(mm_heap)->real_size;
    } else {
        size_t usage = AG(mm_heap)->size;
        return usage;
    }
#endif
    return 0;
}

从源码中看出，memory_get_usage() 函数能正常使用需要 ZMM（Zend Memory Manager）支持，如果关闭 ZMM，PHP 内存分配会切换到系统调用 malloc()，由于 PHP 不跟踪非 emalloc() 分配的内存，此函数会无效，将返回默认值。

提供一种临时关闭 PHP ZMM 方法：

复制代码
$ export USE_ZEND_ALLOC=0

ZMM 默认是开启的，全文皆在开启 ZMM 情况下展开讨论。

5 分析 unset 字符串变量例子

PHP 环境信息如下：

复制代码
$ php -v
PHP 7.3.5 (cli) (built: May 27 2019 20:59:34) ( NTS DEBUG )
Copyright (c) 1997-2018 The PHP Group
Zend Engine v3.3.5, Copyright (c) 1998-2018 Zend Technologies
    with Zend OPcache v7.3.5, Copyright (c) 1999-2018, by Zend Technologies

例 1

一个 unset() 小字符串变量例子：

复制代码
<?php
var_dump(memory_get_usage());
$user = 'fanjiapeng';
var_dump(memory_get_usage());
unset($user);
var_dump(memory_get_usage());

在 CLI 模式下执行，输出的数字大小取决于你的环境：

复制代码
$ php small_string_a.php
int(410064)
int(410128)
int(410128)

这里抛出了一个问题，unset() 之后脚本占用内存空间没有减小呢？

如果我们微调下当前例子，调用 memory_get_usage(true) 函数测试，得到如下输出结果：

复制代码
int(2097152)
int(2097152)
int(2097152)

Why? 这是因为 PHP 采用的是预分配内存策略，在定义一个变量 $user 时，并没有实时去系统申请内存。

了解 $user 变量构成

复制代码
<?php
$user = 'fanjiapeng';
  1. 分配 变量名 内存空间，存入符号表
  2. 分配 变量值 内存空间
  3. 在 ZEND_RETURN 阶段，变量名与变量值关联

一个 PHP 变量由两部分组成：变量名 和 变量值。它们的内存大小分配由 ZMM 负责管理。ZMM 是基于 C 的内存函数库做了一层封装，使得 PHP 开发者不用去操心内存管理上的这些事，只需要专注于业务开发就可以啦，简直爽歪歪。

ZMM 是在 php_module_startup 阶段，向系统一次性申请了一大块内存（2MB）。当有新的变量申请内存时，ZMM 直接在余下的内存池中选择合适的大小。当池子不够使用时，再向系统申请新的内存。

关于 ZMM 介绍在这里就不再展开了哟。

unset 究竟做了哪些事情？

  1. 把 变量值 标记为 删除
  2. 有引用计数的进行相关的处理机制（比如：释放变量值占用的内存）

这个例子中的变量值其实是一个内部（常量）字符串，存储在 interned_strings 哈希表 中。它不需要通过引用计数机制来管理，unset() 也不会去释放它。既然变量不会被释放，那么也就不会存在有回收。依据 memory_get_usage() 函数说明，所以我们才会看到， unset() 之后内存占用大小无变化。

那么内部字符串（interned_strings）是在什么时候释放呢？

关闭 Opcache 时（NTS）：

深入理解 PHP7 unset 真的会释放内存吗？

开启 Opcache 时（NTS）：

深入理解 PHP7 unset 真的会释放内存吗？

例 2

来看另一个例子，unset() 之后内存占用发生了变化：

复制代码
<?php
var_dump(memory_get_usage());
$user = 'fanjiapeng' . time();
var_dump(memory_get_usage());
unset($user);
var_dump(memory_get_usage());

在 CLI 模式下执行：

复制代码
$ php small_string_b.php
int(410208)
int(410352)
int(410272)

如果微调一下代码，得到的结果与第一个例子是相同的：

复制代码
*// var_dump(memory_get_usage(true));*
int(2097152)
int(2097152)
int(2097152)

但是第二个例子中的变量值是临时字符串（IS_TMP_VAR），zval 关键信息如下：

复制代码
(zval).u1.v.type_flags == 1
(zval).value.counted.gc.refcount == 1

若是这类变量，unset() 直接就释放掉了这部分内存，脚本的实际内存占用值会被减少。由于当前变量值占用内存小于 3072B，属于 small 内存管辖范围，被释放的这部分内存会归还到空闲的内存列表中（ZMM），不会交还给系统。

若 refcount 大于 1，则引用计数减 1，然后进入 PHP 垃圾收集器处理机制。

例 3

再来看一个 unset() 大字符串变量例子：

复制代码
<?php
var_dump(memory_get_usage(true));
$user = file_get_contents('/tmp/big_string.log'); *// 7845566 B*
var_dump(memory_get_usage(true));
unset($user);
var_dump(memory_get_usage(true));

在 CLI 模式下执行：

复制代码
$ php huge_memory.php
int(2097152)
int(9945088)
int(2097152)

第三个例子中的变量值是临时字符串（IS_VAR），zval 关键信息同上，它们的释放机制也是同理的。

由于当前申请的内存大于 2044 KB，属于 huge 内存管辖范围。由 zend_mm_huge_list 大内存链表结构来管理，是通过 PHP zend_mm_alloc_huge() 函数申请 size 大小内存， 最终调用 Linux mmap() 函数来向操作系统申请内存。

unset() 最终调用 Linux munmap() 函数解除内存映射关系，同时 AG(mm_heap)>real_size 和 AG(mm_heap)->size 减去相应的 size 大小，所以我们能看到脚本占用内 存发生了变化。

6 unset 总结

本文其实用了较大的篇幅讲了 PHP 的内存管理，下面回归正题：unset() 究竟会不会释放内存的问题。

笔者分阶段进行了总结：

若开启 ZMM & 达到释放条件时：

  • unset() 释放小、中变量（small、large），不同于 C/C++ 语言层面上的 free() 内存释放。只会把内存归还给 ZMM，不会交还给系统（OS）；
  • unset() 释放大变量（huge），直接释放掉这部分内存；

若关闭 ZMM 时：

  • PHP 内存分配会切换到系统调用 malloc() / free()；
  • unset() 会直接与系统内存交互，内存利用率低效。

本文转载自公众号 360 云计算（ID：hulktalk）。

原文链接：

https://mp.weixin.qq.com/s/XIuto7yzBwr7cCiws_kFUw

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