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
关于BIG5-HKSCS的解决方法
Mar 20 PHP
理解php Hash函数,增强密码安全
Feb 25 PHP
如何用php生成扭曲及旋转的验证码图片
Jun 07 PHP
php获取字段名示例分享
Mar 03 PHP
PHP中使用sleep函数实现定时任务实例分享
Aug 21 PHP
php实现的zip文件内容比较类
Sep 24 PHP
php实现设计模式中的单例模式详解
Oct 11 PHP
php基于base64解码图片与加密图片还原实例
Nov 03 PHP
php中chdir()函数用法实例
Nov 13 PHP
PHP中$this和$that指针使用实例
Jan 06 PHP
PHP抓取网页、解析HTML常用的方法总结
Jul 01 PHP
PHP微信刮刮卡 附微信接口
Jul 22 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
为查询结果建立向后/向前按钮
2006/10/09 PHP
PHP网页游戏学习之Xnova(ogame)源码解读(五)
2014/06/23 PHP
在html文件中也可以执行php语句的方法
2015/04/09 PHP
使用PHP实现微信摇一摇周边红包
2016/01/04 PHP
利用Homestead快速运行一个Laravel项目的方法详解
2017/11/14 PHP
ie focus bug 解决方法
2009/09/03 Javascript
js判断屏幕分辨率的代码
2013/07/16 Javascript
Jquery遍历节点的方法小集
2014/01/22 Javascript
javascript实现的HashMap类代码
2014/06/27 Javascript
jQuery中dom元素上绑定的事件详解
2015/04/24 Javascript
JavaScript获取数组最小值和最大值的方法
2015/06/09 Javascript
JS自定义选项卡函数及用法实例分析
2015/09/02 Javascript
js手机号批量滚动抽奖实现代码
2020/04/17 Javascript
nodejs动态创建二维码的方法
2017/08/12 NodeJs
微信小程序使用navigateTo数据传递的实例
2017/09/26 Javascript
ionic2中使用自动生成器的方法
2018/03/04 Javascript
JavaScript设计模式之单例模式简单实例教程
2018/07/02 Javascript
小程序ios音频播放没声音问题的解决
2018/07/11 Javascript
vue动态添加路由addRoutes之不能将动态路由存入缓存的解决
2019/02/19 Javascript
JavaScript ES2019中的8个新特性详解
2019/02/20 Javascript
bootstrap实现嵌套模态框的实例代码
2020/01/10 Javascript
jQuery中event.target和this的区别详解
2020/08/13 jQuery
Tornado服务器中绑定域名、虚拟主机的方法
2014/08/22 Python
详解Python中的循环语句的用法
2015/04/09 Python
深入浅析Python中join 和 split详解(推荐)
2016/06/30 Python
Python爬虫 批量爬取下载抖音视频代码实例
2019/08/16 Python
如何利用Python写个坦克大战
2020/11/18 Python
python绘制雷达图实例讲解
2021/01/03 Python
澳大利亚领先的孕妇服装品牌:Mamaway
2018/08/14 全球购物
澳大利亚领先的时尚内衣零售商:Bras N Things
2020/07/28 全球购物
PHP如何对用户密码进行加密
2014/07/31 面试题
什么是托管函数?托管函数有什么用?
2014/06/15 面试题
用C#语言写出与SQLSERVER访问时的具体过程
2013/04/16 面试题
党的群众路线教育实践活动方案
2014/10/31 职场文书
2014年药店工作总结
2014/11/20 职场文书
漫改真人电影「萌系男友是燃燃的橘色」公开先导视觉图
2022/03/21 日漫