PHP数组内存利用率低和弱类型详细解读


Posted in PHP onAugust 10, 2017

这两天任务提前完成,可以喘口气沉淀一下,深入学习学习PHP。其实本来是想了解一下PHP性能优化相关的东西,但被网上的一句“PHP数组内存利用率低,C语言100MB的内存数组,PHP里需要1G”惊到了。PHP真的这么耗内存么?于是借此机会了解了PHP的数据类型实现方式。

先来做个测试:

<?php 
  echo memory_get_usage() , '<br>'; 
  $start = memory_get_usage(); 
  $a = Array(); 
  for ($i=0; $i<1000; $i++) { 
   $a[$i] = $i + $i; 
  } 
  $end = memory_get_usage(); 
  echo memory_get_usage() , '<br>'; 
  echo 'argv:', ($end - $start)/1000 ,'bytes' , '<br>';

所得结果:

    353352
    437848
    argv:84.416bytes

1000个元素的整数数组耗费内存(437848 - 353352)字节,约合82KB,也就是说每个元素所占内存84字节。在C语言中,一个int占位是4字节,整体相差了20倍。

但是网上又说memery_get_usage()返回的结果不全是数组占用,还包括PHP本身的一些结构,因此,换种方式,采用PHP内置函数生成数组试试:

<?php 
  $start = memory_get_usage(); 
  $a = array_fill(0, 10000, 1); 
  $end = memory_get_usage(); //10k elements array; 
  echo 'argv:', ($end - $start )/10000,'byte' , '<br>';

 输出为:

argv:54.5792byte

比刚才略好,但也54字节,确实差了10倍左右。

究其原因,还得从PHP的底层实现说起。PHP是一种弱类型的语言,不分int,double,string之类的,统一一个'$'就能解决所有问题。PHP底层由C语言实现,每个变量都对应一个zval结构,其详细定义为:

typedef struct _zval_struct zval; 
struct _zval_struct { 
  /* Variable information */ 
  zvalue_value value;   /* The value 1 12字节(32位机是12,64位机需要8+4+4=16) */ 
  zend_uint refcount__gc; /* The number of references to this value (for GC) 4字节 */ 
  zend_uchar type;    /* The active type 1字节*/ 
  zend_uchar is_ref__gc; /* Whether this value is a reference (&) 1字节*/ 
};

PHP使用union结构来存储变量的值,zval中zvalue_value类型的value变量即为一个union,定义如下:

typedef union _zvalue_value { 
  long lval;         /* long value */ 
  double dval;        /* double value */ 
  struct {          /* string value */ 
    char *val; 
    int len; 
  } str;  
  HashTable *ht;       /* hash table value */ 
  zend_object_value obj;   /*object value */ 
} zvalue_value;

union类型占用内存的大小有其最大的成员所占的数据空间决定。在zvalue_value中,str结构体的int占4字节,char指针占4字节,故整个zvalue_value所占内存为8字节。

zval的大小即为8 + 4 + 1 + 1 = 14字节。

注意到zvalue_value中还有一个HashTable是做什么的?zval中,数组、字符串和对象还需要另外的存储结构,数组的存储结构即为HashTable。

HashTable定义给出:

typedef struct _hashtable { 
   uint nTableSize; //表长度,并非元素个数 
   uint nTableMask;//表的掩码,始终等于nTableSize-1 
   uint nNumOfElements;//存储的元素个数 
   ulong nNextFreeElement;//指向下一个空的元素位置 
   Bucket *pInternalPointer;//foreach循环时,用来记录当前遍历到的元素位置 
   Bucket *pListHead; 
   Bucket *pListTail; 
   Bucket **arBuckets;//存储的元素数组 
   dtor_func_t pDestructor;//析构函数 
   zend_bool persistent;//是否持久保存。从这可以发现,PHP数组是可以实现持久保存在内存中的,而无需每次请求都重新加载。 
   unsigned char nApplyCount; 
   zend_bool bApplyProtection; 
} HashTable;

除了几个记录table大小,所含元素数量的属性变量外,Bucket被多次使用到,Bucket是如何定义的:

typedef struct bucket { 
   ulong h; //数组索引 
   uint nKeyLength; //字符串索引的长度 
   void *pData; //实际数据的存储地址 
   void *pDataPtr; //引入的数据存储地址 
   struct bucket *pListNext; 
   struct bucket *pListLast; 
   struct bucket *pNext; //双向链表的下一个元素的地址 
   struct bucket *pLast;//双向链表的下一个元素地址 
   char arKey[1]; /* Must be last element */ 
} Bucket;

有点像一个链表,Bucket就像是一个链表节点,有具体的数据和指针,而HashTable就是一个array,保存着一串Bucket元素。PHP中多维数组的实现,不过就是Bucket里面存着另一个HashTable罢了。

算一算HashTable需要占用39个字节,Bucket需要33个字节。一个空的数组就需要占用14 + 39 + 33 = 86个字节。Bucket 结构需要 33 个字节,键长超过四个字节的部分附加在 Bucket 后面,而元素值很可能是一个 zval 结构,另外每个数组会分配一个由 arBuckets 指向的 Bucket 指针数组, 虽然不能说每增加一个元素就需要一个指针,但是实际情况可能更糟。这么算来一个数组元素就会占用 54 个字节,与上面的估算几乎一样。

从空间的角度来看,小型数组平均代价较大,当然一个脚本中不会充斥数量很大的小型数组,可以以较小的空间代价来获取编程上的快捷。但如果将数组当作容器来使用就是另一番景象了,实际应用经常会遇到多维数组,而且元素居多。比如10k个元素的一维数组大概消耗540k内存,而10k x 10 的二维数组理论上只需要 6M 左右的空间,但是按照 memory_get_usage 的结果则两倍于此,[10k,5,2]的三维数组居然消耗了23M,小型数组确实是划不来的。

PHP数组内存利用率低的原因,讲到这里,接下来的文章将解读PHP数组操作的具体实现。

以上就是本文的全部内容,希望对大家的学习有所帮助,也希望大家多多支持三水点靠木。

PHP 相关文章推荐
从一个不错的留言本弄的mysql数据库操作类
Sep 02 PHP
PHP 多维数组排序实现代码
Aug 05 PHP
PHP5.3的垃圾回收机制(动态存储分配方案)深入理解
Dec 10 PHP
phpexcel导出excel的颜色和网页中的颜色显示不一致
Dec 11 PHP
使用phpQuery采集网页的方法
Nov 13 PHP
php object转数组示例
Jan 15 PHP
php求正负数数组中连续元素最大值示例
Apr 11 PHP
Laravel中任务调度console使用方法小结
May 07 PHP
PHP实现RSA签名生成订单功能【支付宝示例】
Jun 06 PHP
php-fpm重启导致的程序执行中断问题详解
Apr 29 PHP
PHP Swoole异步Redis客户端实现方法示例
Oct 24 PHP
PHP使用PDO实现mysql防注入功能详解
Dec 20 PHP
Laravel实现定时任务的示例代码
Aug 10 #PHP
PHP编程实现计算抽奖概率算法完整实例
Aug 09 #PHP
PHP实现将标点符号正则替换为空格的方法
Aug 09 #PHP
php实现的redis缓存类定义与使用方法示例
Aug 09 #PHP
PHP编程实现脚本异步执行的方法
Aug 09 #PHP
PHP并发查询MySQL的实例代码
Aug 09 #PHP
Yii2框架中使用PHPExcel导出Excel文件的示例
Aug 09 #PHP
You might like
main.php
2006/12/09 PHP
php 判断数组是几维数组
2013/03/20 PHP
PHP几个实用自定义函数小结
2016/01/25 PHP
微信自定义菜单的创建/查询/取消php示例代码
2016/08/05 PHP
php微信开发之自定义菜单实现
2016/11/18 PHP
thinkPHP5.0框架整体架构总览【应用,模块,MVC,驱动,行为,命名空间等】
2017/03/25 PHP
PHP实现获取url地址中顶级域名的方法示例
2019/06/05 PHP
php面向对象基础详解【星际争霸游戏案例】
2020/01/23 PHP
javascript之dhDataGrid Ver2.0.0代码
2007/07/01 Javascript
一个很简单的jquery+xml+ajax的无刷新树结构(无css,后台是c#)
2010/06/02 Javascript
javascript forEach通用循环遍历方法
2010/10/11 Javascript
防止浏览器记住用户名及密码的简单实用方法
2013/04/22 Javascript
Javascript合并表格中具有相同内容单元格示例
2013/08/11 Javascript
js实现超酷的照片墙展示效果图附源码下载
2015/10/08 Javascript
vuejs父子组件通信的问题
2017/01/11 Javascript
jquery获取下拉框中的循环值
2017/02/08 Javascript
深入理解javascript的getTime()方法
2017/02/16 Javascript
JS使用ActiveXObject实现用户提交表单时屏蔽敏感词功能
2017/06/20 Javascript
JS用最简单的方法实现四舍五入
2019/08/27 Javascript
如何实现js拖拽效果及原理解析
2020/05/08 Javascript
python对字典进行排序实例
2014/09/25 Python
简单的抓取淘宝图片的Python爬虫
2014/12/25 Python
python单例模式实例分析
2015/04/08 Python
Python中强大的命令行库click入门教程
2016/12/26 Python
python实现超简单的视频对象提取功能
2018/06/04 Python
Django中信号signals的简单使用方法
2019/07/04 Python
python2.7实现复制大量文件及文件夹资料
2019/08/31 Python
Python面向对象之私有属性和私有方法应用案例分析
2019/12/31 Python
pytorch 自定义参数不更新方式
2020/01/06 Python
详解python datetime模块
2020/08/17 Python
sqlalchemy实现时间列自动更新教程
2020/09/02 Python
印尼最大的在线购物网站:MatahariMall.com
2016/08/26 全球购物
《金色的脚印》教后反思
2014/04/23 职场文书
志愿者活动总结
2014/04/28 职场文书
2015年见习期工作总结
2014/12/12 职场文书
MySQL深分页问题解决思路
2022/12/24 MySQL