垃圾回收机制是一种动态存储分配方案。它会自动释放程序不再需要的已分配的内存块。自动回收内存的过程叫垃圾收集。垃圾回收机制可以让程序员不必过分关心程序内存分配，从而将更多的精力投入到业务逻辑。

如何定义PHP垃圾

判断是否为垃圾，主要看有没有变量名指向变量容器zval，如果没有则认为是垃圾，需要释放。

比如：

<?php
    $name = "PHP自学中心";
    // todo other things

当定义name的时候，处理完字符串准备做其他事情的时候，对于我们来说name就是可以回收的垃圾了，然而对于引擎来说，$name还是实打实存在的refcount，也还是1，所以就不是垃圾，不能回收。当调用unset的时候，也并不一定引擎会认为它是一个垃圾而进行回收，主要还是看refcount是不是真的变为0了。

内存泄漏如何产生的

产生内存泄漏主要真凶为环形引用。看代码：

<?php
    $a = ['one'];
    $a[] = &$a;
    xdebug_debug_zval('a');

结果：

a:
(refcount=2, is_ref=1),
array (size=2)
  0 => (refcount=1, is_ref=0),string 'one' (length=3)
  1 => (refcount=2, is_ref=1),
          &array<

这样 $a数组就有了两个元素，一个索引为0，值为one字符串，另一个索引为1，为$a自身的引用。

此时删掉$a:

<?php
    $a = ['one'];
    $a[] = &$a;
    unset($a);

如果在小于php5.3的版本就会出现一个问题：$a已经不在符号表了，没有变量再指向此zval容器，用户已无法访问，但是由于数组的refcount变为1而不是0，导致此部分内存不能被回收从而产生了内存泄漏。

5.3版本后的垃圾是如何回收的

为解决环形引用导致的垃圾，产生了新的GC算法，遵守以下几个基本准则：

1.如果一个zval的refcount增加，那么此zval还在使用，不属于垃圾。

2.如果一个zval的refcount减少到0， 那么zval可以被释放掉，不属于垃圾。

3.如果一个zval的refcount减少之后大于0，那么此zval还不能被释放，此zval可能成为一个垃圾。

也就是对此zval中的每个元素进行一次refcount减1操作，操作完成之后，如果zval的refcount=0，那么这个zval就是一个垃圾

引用php官方手册的配图：

A：为了避免每次变量的refcount减少的时候都调用GC的算法进行垃圾判断，此算法会先把所有前面准则3情况下的zval节点放入一个节点(root)缓冲区(root buffer)，并且将这些zval节点标记成紫色，同时算法必须确保每一个zval节点在缓冲区中之出现一次。当缓冲区被节点塞满的时候，GC才开始开始对缓冲区中的zval节点进行垃圾判断。

B：当缓冲区满了之后，算法以深度优先对每一个节点所包含的zval进行减1操作，为了确保不会对同一个zval的refcount重复执行减1操作，一旦zval的refcount减1之后会将zval标记成灰色。

需要强调的是，这个步骤中，起初节点zval本身不做减1操作，但是如果节点zval中包含的zval又指向了节点zval（环形引用），那么这个时候需要对节点zval进行减1操作。

C：算法再次以深度优先判断每一个节点包含的zval的值，如果zval的refcount等于0，那么将其标记成白色(代表垃圾)，如果zval的refcount大于0，那么将对此zval以及其包含的zval进行refcount加1操作，这个是对非垃圾的还原操作，同时将这些zval的颜色变成黑色（zval的默认颜色属性）

D：遍历zval节点，将C中标记成白色的节点zval释放掉。

比如：

<?php
    $a = ['one']; --- zval_a（将$a对应的zval，命名为zval_a）
    $a[] = &$a; --- step1
    unset($a);  --- step2

为进行unset之前(step1)，进行算法计算，对这个数组中的所有元素（索引0和索引1）的zval的refcount进行减1操作，由于索引1对应的就是zval_a，所以这个时候zval_a的refcount应该变成了1，这样说明zval_a不是一个垃圾不进行回收。

当执行unset的时候(step2)，进行算法计算，由于环形引用，上文得出会有垃圾的结构体，zval_a的refcount是1(zval_a中的索引1指向zval_a)，用算法对数组中的所有元素（索引0和索引1）的zval的refcount进行减1操作，这样zval_a的refcount就会变成0，于是就认为zval_a是一个需要回收的垃圾。

算法总的套路:对于一个包含环形引用的数组，对数组中包含的每个元素的zval进行减1操作，之后如果发现数组自身的zval的refcount变成了0，那么可以判断这个数组是一个垃圾。

垃圾回收的知识点

1 unset函数

unset只是断开一个变量到一块内存区域的连接，同时将该内存区域的引用计数-1；内存是否回收主要还是看refount是否到0了，以及gc算法判断。

2 =null操作

a=null 是直接将a 指向的数据结构置空，同时将其引用计数归0。

3 脚本执行结束

脚本执行结束，该脚本中使用的所有内存都会被释放，不论是否有引用环。

执行垃圾分析算法

在PHP代码中我们可以通过gc_enable()和gc_disable()函数来开启和关闭GC，也可以通过调用gc_collect_cycles()在节点缓冲区未满的情况下强制执行垃圾分析算法。这样用户就可以在程序的某些部分关闭或则开启GC，也可强制进行垃圾分析算法。

1. 防止泄漏节省内存

新的GC算法的目的就是为了防止循环引用的变量引起的内存泄漏问题，在PHP中GC算法，当节点缓冲区满了之后，垃圾分析算法会启动，并且会释放掉发现的垃圾，从而回收内存。

<?php
class Foo
{
    public $var = '3.1415962654';
}

$baseMemory = memory_get_usage();
for ( $i = 0; $i <= 100000; $i++ )
{
    $a = new Foo;
    $a->self = $a;
    if ( $i % 500 === 0 )
    {
        echo sprintf( '%8d: ', $i ), memory_get_usage() - $baseMemory, "/n";
    }
}

这段代码的循环体中，新建了一个对象变量，并且用对象的一个成员指向了自己，这样就形成了一个循环引用，当进入下一次循环的时候，又一次给对象变量重新赋值，这样会导致之前的对象变量内存泄漏。

在这个例子里面有两个变量泄漏了，一个是对象本身，另外一个是对象中的成员self，但是这两个变量只有对象会作为垃圾收集器的节点被放入缓冲区(因为重新赋值相当于对它进行了unset操作，满足前面的准则3)。

在这里我们进行了100,000次循环，而GC在缓冲区中有10,000节点的时候会启动垃圾分析算法，所以这里一共会进行10次的垃圾分析算法。

2. 运行效率影响

启用了新的GC后，垃圾分析算法将是一个比较耗时的操作，手册中给了一段测试代码：

<?php
class Foo
{
    public $var = '3.1415962654';
}

for ( $i = 0; $i <= 1000000; $i++ )
{
    $a = new Foo;
    $a->self = $a;
}
echo memory_get_peak_usage(), "/n";

然后分别在GC开启和关闭的情况下执行这段代码：

time php -dzend.enable_gc=0 -dmemory_limit=-1 -n example2.php
# and
time php -dzend.enable_gc=1 -dmemory_limit=-1 -n example2.php

最终在该机器上，第一次执行大概使用10.7秒，第二次执行大概使用11.4秒，性能大约降低7%,不过内存的使用量降低了98%,从931M降低到了10M。

当然这并不是一个比较科学的测试方法，但是也能说明一定的问题。这种代码测试的是一种极端恶劣条件，实际代码中，特别是在WEB的应用中，很难出现大量循环引用，GC的分析算法的启动不会这么频繁，小规模的代码中甚至很少有机会启动GC分析算法。