深入理解php7
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深入理解PHP7
深入理解PHP7内核之zval
PHP5中的zval
- PHP5中zval的定义
struct _zval_struct { union { long lval; // 用于 bool 类型、整型和资源类型 double dval; // 用于浮点类型 struct { // 用于字符串 char *val; int len; } str; HashTable *ht; // 用于数组 zend_object_value obj; // 用于对象 zend_ast *ast; // 用于常量表达式(PHP5.6 才有) } value; zend_uint refcount__gc; zend_uchar type; zend_uchar is_ref__gc; }; - value
- 是个联合体, 用于存储不同类型的值
- type
#define IS_NULL 0 /* Doesn't use value */ #define IS_LONG 1 /* Uses lval */ #define IS_DOUBLE 2 /* Uses dval */ #define IS_BOOL 3 /* Uses lval with values 0 and 1 */ #define IS_ARRAY 4 /* Uses ht */ #define IS_OBJECT 5 /* Uses obj */ #define IS_STRING 6 /* Uses str */ #define IS_RESOURCE 7 /* Uses lval, which is the resource ID */ /* Special types used for late-binding of constants */ #define IS_CONSTANT 8 #define IS_CONSTANT_AST 9 - refcount
- 引用计数, 为了减少 内存池的开销和垃圾回收, 加入了该字段, 这样在下一次用到同一个值的时候就会直接引用该值, 然后refcount++就好, 当你unset掉某个变量是也是会相应refcount--, 直到为0时则会回收把它干掉
- is_ref
- 是否为引用, 1为引用, 0为否.php中可以分为两种变量, 引用和非引用, 非引用就是正常的赋值, 但是引用的话是传递地址, 需要在前面加上“&”, 相当于指针, 改变引用的值是会改变原来改地址的变量的值的
PHP5中的引用计数
在PHP5中, zval 的内存是单独从堆(heap)中分配的, PHP 需要知道哪些 zval 是正在使用的, 哪些是需要释放的.所以这就需要用到引用计数: zval 中 refcount__gc 的值用于保存 zval 本身被引用的次数, 比如 a=a = a=b = 42 语句中, 42 被两个变量引用, 所以它的引用计数就是 2.如果引用计数变成 0, 就意味着这个变量已经没有用了, 内存也就可以释放了
- 写时复制
- 对于多个引用来说, zaval 只有在没有变化的情况下才是共享的, 一旦其中一个引用改变 zval 的值, 就需要复制(”separated”)一份 zval, 然后修改复制后的 zval
<?php $a = 42; // $a -> zval_1(type=IS_LONG, value=42, refcount=1) $b = $a; // $a, $b -> zval_1(type=IS_LONG, value=42, refcount=2) $c = $b; // $a, $b, $c -> zval_1(type=IS_LONG, value=42, refcount=3) // 下面几行是关于 zval 分离的 $a += 1; // $b, $c -> zval_1(type=IS_LONG, value=42, refcount=2) // $a -> zval_2(type=IS_LONG, value=43, refcount=1) unset($b); // $c -> zval_1(type=IS_LONG, value=42, refcount=1) // $a -> zval_2(type=IS_LONG, value=43, refcount=1) unset($c); // zval_1 is destroyed, because refcount=0 // $a -> zval_2(type=IS_LONG, value=43, refcount=1) - 存在的主要问题
- zval 总是单独从堆中分配内存；
- zval 总是存储引用计数和循环回收的信息, 即使是整型这种可能并不需要此类信息的数据；
- 在使用对象或者资源时, 直接引用会导致两次计数；
- 某些间接访问需要一个更好的处理方式.比如现在访问存储在变量中的对象间接使用了四个指针(指针链的长度为四).这个问题也放到下一部分讨论；
- 直接计数也就意味着数值只能在 zval 之间共享.如果想在 zval 和 hashtable key 之间共享一个字符串就不行(除非 hashtable key 也是 zval).
PHP7中的zval
- PHP7中zval的定义
struct _zval_struct { union { zend_long lval; /* long value */ double dval; /* double value */ zend_refcounted *counted; zend_string *str; zend_array *arr; zend_object *obj; zend_resource *res; zend_reference *ref; zend_ast_ref *ast; zval *zv; void *ptr; zend_class_entry *ce; zend_function *func; struct { uint32_t w1; uint32_t w2; } ww; } value; union { struct { ZEND_ENDIAN_LOHI_4( zend_uchar type, /* active type */ zend_uchar type_flags, zend_uchar const_flags, zend_uchar reserved) /* call info for EX(This) */ } v; uint32_t type_info; } u1; union { uint32_t var_flags; uint32_t next; /* hash collision chain */ uint32_t cache_slot; /* literal cache slot */ uint32_t lineno; /* line number (for ast nodes) */ uint32_t num_args; /* arguments number for EX(This) */ uint32_t fe_pos; /* foreach position */ uint32_t fe_iter_idx; /* foreach iterator index */ } u2; }; - 类型(Types)
/* regular data types */ #define IS_UNDEF 0 #define IS_NULL 1 #define IS_FALSE 2 #define IS_TRUE 3 #define IS_LONG 4 #define IS_DOUBLE 5 #define IS_STRING 6 #define IS_ARRAY 7 #define IS_OBJECT 8 #define IS_RESOURCE 9 #define IS_REFERENCE 10 /* constant expressions */ #define IS_CONSTANT 11 #define IS_CONSTANT_AST 12 /* internal types */ #define IS_INDIRECT 15 #define IS_PTR 17
最基础的变化就是 zval 需要的内存不再是单独从堆上分配, 不再自己存储引用计数.复杂数据类型(比如字符串、数组和对象)的引用计数由其自身来存储
- 优点
- 简单数据类型不需要单独分配内存, 也不需要计数
- 不会再有两次计数的情况.在对象中, 只有对象自身存储的计数是有效的
- 由于现在计数由数值自身存储, 所以也就可以和非 zval 结构的数据共享, 比如 zval 和 hashtable key 之间
- 间接访问需要的指针数减少了
PHP7中的内存管理
zval需要的内存不再单独从堆上分配, 实际上大多时候它还是位于堆中(重点不是堆, 而是单独分配), 只不过是嵌入到其他的数据结构中的, 比如 hashtable 和 bucket 现在就会直接有一个 zval 字段而不是指针.所以函数表编译变量和对象属性在存储时会是一个 zval 数组并得到一整块内存而不是散落在各处的 zval 指针.之前的 zval * 现在都变成了 zval
- PHP7中的写时复制
<?php /** * 整数不再是共享的, 变量直接就会分离成两个单独的 zval, 由于现在 zval 是内嵌的所以也不需要单独分配内存, 所以这里的注释中使用 = 来表示的而不是指针符号 ->, unset 时变量会被标记为 IS_UNDEF */ $a = 42; // $a = zval_1(type=IS_LONG, value=42) $b = $a; // $a = zval_1(type=IS_LONG, value=42) // $b = zval_2(type=IS_LONG, value=42) $a += 1; // $a = zval_1(type=IS_LONG, value=43) // $b = zval_2(type=IS_LONG, value=42) unset($a); // $a = zval_1(type=IS_UNDEF) // $b = zval_2(type=IS_LONG, value=42) /** * 每个变量变量有一个单独的 zval, 但是是指向同一个(有引用计数) zend_array 的结构体.修改其中一个数组的值时才会进行复制 */ $a = []; // $a = zval_1(type=IS_ARRAY) -> zend_array_1(refcount=1, value=[]) $b = $a; // $a = zval_1(type=IS_ARRAY) -> zend_array_1(refcount=2, value=[]) // $b = zval_2(type=IS_ARRAY) ---^ // zval 分离在这里进行 $a[] = 1 // $a = zval_1(type=IS_ARRAY) -> zend_array_2(refcount=1, value=[1]) // $b = zval_2(type=IS_ARRAY) -> zend_array_1(refcount=1, value=[]) unset($a); // $a = zval_1(type=IS_UNDEF), zend_array_2 被销毁 // $b = zval_2(type=IS_ARRAY) -> zend_array_1(refcount=1, value=[])
引用
- PHP5中的引用
<?php $a = []; // $a -> zval_1(type=IS_ARRAY, refcount=1, is_ref=0) -> HashTable_1(value=[]) $b = $a; // $a, $b -> zval_1(type=IS_ARRAY, refcount=2, is_ref=0) -> HashTable_1(value=[]) $c = $b // $a, $b, $c -> zval_1(type=IS_ARRAY, refcount=3, is_ref=0) -> HashTable_1(value=[]) $d =& $c; // $a, $b -> zval_1(type=IS_ARRAY, refcount=2, is_ref=0) -> HashTable_1(value=[]) // $c, $d -> zval_1(type=IS_ARRAY, refcount=2, is_ref=1) -> HashTable_2(value=[]) // $d 是 $c 的引用, 但却不是 $a 的 $b, 所以这里 zval 还是需要进行复制 // 这样我们就有了两个 zval, 一个 is_ref 的值是 0, 一个 is_ref 的值是 1. $d[] = 1; // $a, $b -> zval_1(type=IS_ARRAY, refcount=2, is_ref=0) -> HashTable_1(value=[]) // $c, $d -> zval_1(type=IS_ARRAY, refcount=2, is_ref=1) -> HashTable_2(value=[1]) // 因为有两个分离了的 zval, $d[] = 1 的语句就不会修改 $a 和 $b 的值. - PHP5demo
echo substr(PHP_VERSION,0,3) . "<br />"; $array = range(1, 100000); function dummy($array) {} $i = 0; $start = microtime(true); while($i++ < 100) { dummy($array); } echo sprintf("%.10f", microtime(true) - $start). "<br />"; $b = &$array; //注意这里, 假设我不小心把这个Array引用给了一个变量 $i = 0; $start = microtime(true); while($i++ < 100) { dummy($array); } echo sprintf("%.10f", microtime(true) - $start). "<br />"; /** * 输出结果 */ 5.6 0.0000278950 1.2939770222 - PHP7中的引用
$a = []; // $a -> zend_array_1(refcount=1, value=[]) $b = $a; // $a, $b, -> zend_array_1(refcount=2, value=[]) $c = $b // $a, $b, $c -> zend_array_1(refcount=3, value=[]) $d =& $c; // $a, $b -> zend_array_1(refcount=3, value=[]) // $c, $d -> zend_reference_1(refcount=2) ---^ // 注意所有变量共享同一个 zend_array, 即使有的是 PHP 引用有的不是 $d[] = 1; // $a, $b -> zend_array_1(refcount=2, value=[]) // $c, $d -> zend_reference_1(refcount=2) -> zend_array_2(refcount=1, value=[1]) // 只有在这时进行赋值的时候才会对 zend_array 进行赋值- 与PHP5中的引用差异
- 所有的变量都可以共享同一个数组, 即使有的是 PHP 引用有的不是.只有当其中某一部分被修改的时候才会对数组进行分离.这也意味着使用 count() 时即使给其传递一个很大的引用数组也是安全的, 不会再进行复制.不过引用仍然会比普通的数值慢, 因为存在需要为 zend_reference 结构体分配内存(间接)并且引擎本身处理这一块儿也不快的的原因
- 与PHP5中的引用差异
- PHP7demo
echo substr(PHP_VERSION,0,3) . "<br />"; $array = range(1, 100000); function dummy($array) {} $i = 0; $start = microtime(true); while($i++ < 100) { dummy($array); } echo sprintf("%.10f", microtime(true) - $start). "<br />"; $b = &$array; //注意这里, 假设我不小心把这个Array引用给了一个变量 $i = 0; $start = microtime(true); while($i++ < 100) { dummy($array); } echo sprintf("%.10f", microtime(true) - $start). "<br />"; /** * 输出结果 */ 7.0 0.0000100136 0.0000030994
转载自:https://juejin.cn/post/7175330215562838077