# PHP 処理系の garbage collection を理解する
メモリはいつ解放されるのか






はじめに

メモリ

コンピュータの一時データ置き場


メモリの容量は増え続けている

無限ではない

使い果たすと...
プロセスの強制終了
極端なパフォーマンスの低下



メモリ管理

必要なメモリを確保する
不要なメモリを解放する


メモリの「確保」割り当て

このサイズのメモリが必要です


メモリの「解放」

ここのメモリは不要になりました



メモリ管理は難しい


メモリリーク
    解放すべきメモリ領域を解放していない
double free
    解放済みのメモリ領域をまた解放した
use-after-free
    解放済みのメモリ領域にアクセスした
buffer overflow
    確保したメモリ領域を越えてアクセスした



PHP でメモリ管理を直接おこなう必要はない



Garbage Collection (GC)

メモリ管理の自動化
自動でメモリを解放



PHP の GC



参照カウント + マークアンドスイープ




参照カウント

参照されている数を数える
ゼロになったら解放する



$a = ["foo"];
$b = ["bar"];
$a[] = $b;
unset($b);
unset($a);



参照カウントの利点

未使用オブジェクトが即座に解放される
解放にかかるコストが全体に分散する


参照カウントの欠点

参照の追加にコストがかかる
マルチスレッド環境に向かない
循環参照を扱えない



$a = new stdClass();
$b = new stdClass();
$a->x = $b;
$b->x = $a;



$a = new stdClass();
$b = new stdClass();
$a->x = $b;
$b->x = $a;
unset($b);
unset($a);




参照カウントでは循環参照を解放できない



マークアンドスイープ (mark & sweep)

循環参照の解放のみ担う


最も基本的なマークアンドスイープ
PHP のマークアンドスイープ



マークフェーズ
スイープフェーズ



マーク
    確実に使われているオブジェクト (ルート) に印を付ける
    そこから辿れるオブジェクトに印を付ける
スイープ
    全オブジェクトを調べて、印が付いていなければ解放する




図



PHP のマークアンドスイープ


ほとんどのオブジェクトは参照カウントで解放される
全オブジェクトを走査しなくていい


循環参照「かもしれない」オブジェクトを登録

refcount を減らしたときに 0 にならなかった




マーク
    循環参照かもしれないオブジェクトを root buffer へ登録
    root buffer から辿れるオブジェクトの refcount を 1減らす
スイープ
    すべての root buffer から辿れるオブジェクトについて、
    refcount = 0 なら解放する
    refcount > 0 なら refcount を1増やして root buffer から消す



図



PHP のマークアンドスイープ GC が呼ばれるタイミング

root buffer が一杯になったとき (デフォルトで 10,000)




PHP の GC

参照カウント + マークアンドスイープ

循環参照以外は参照カウントで、
循環参照はマークアンドスイープで解放



多くのオブジェクトは未使用になると即座に解放される
循環参照を形成しているオブジェクトは遅れて解放される

fclose() は明示的に呼ぶべきか？
常に呼ぶべき
呼ばなくても問題ないかを判定するのが困難
呼ばなくても問題ない状態を維持できるとは限らない




話せなかったこと

複数スレッド/プロセス間での共有
リクエスト毎に確保・解放されるメモリとグローバルなメモリ
Copy on Write
弱参照
memory_limit