PHP写时复制（Copy On Write）

从一个例子说起：

<?php
$foo = 1;
$bar = $foo;
echo $foo + $bar;

变量 $foo 赋值给变量 $bar，这两个变量具有相同的值，没有必要新申请内存空间，他们可以共享同一块内存。在很多场景下PHP 的 COW 对内存进行优化。比如：变量的多次赋值、函数参数传递，并在函数体内修改实参等。

什么是“复制”

这是一段摘自鸟哥博客的例子，说的比较清楚，就直接贴过来了。

<?php
   $var = "laruence";
   $var_dup = $var;
   $var = 1;
?>

很明显在这段代码执行以后，$var_dup 的值应该还是”laruence”, 那么这又是怎么实现的呢？这就是 PHP 的 copy on write 机制：

PHP 在修改一个变量以前，会首先查看这个变量的 refcount，如果 refcount 大于1，PHP 就会执行一个分离的例程， 对于上面的代码，当执行到第三行的时候，PHP 发现 $var 指向的 zval 的 refcount 大于1，那么 PHP 就会复制一个新的 zval 出来，将原 zval 的 refcount 减 1，并修改 symbol_table，使得 $var 和 $var_dup 分离(Separation)。这个机制就是所谓的 copy on write(写时复制)。

写时复制应用场景

写时复制（Copy on Write，也缩写为COW)的应用场景非常多， 比如Linux中对进程复制中内存使用的优化，在各种编程语言中，如C++的STL等等中均有类似的应用。 COW是常用的优化手段，可以归类于：资源延迟分配。只有在真正需要使用资源时才占用资源， 写时复制通常能减少资源的占用。

一个证明 PHP COW 优化内存占用的例子：

<?php
$j = 1;
var_dump(memory_get_usage());
 
$tipi = array_fill(0, 100000, 'php-internal');
var_dump(memory_get_usage());
 
$tipi_copy = $tipi;
var_dump(memory_get_usage());
 
foreach ($tipi_copy as $i) {
    $j += count($i);
}
var_dump(memory_get_usage());

运行结果：

$ php t . php
int(630904)
int(10479840)
int(10479944)
int(10480040)

内存并没有显著提高。

“写时复制”的原理

多个相同值的变量共用同一块内存的确节省了内存空间，但变量的值是会发生变化的，如果在上面的例子中， 指向同一内存的值发生了变化（或者可能发生变化），就需要将变化的值“分离”出去，这个“分离”的操作， 就是“复制”。

在PHP中，Zend引擎为了区别同一个zval地址是否被多个变量共享，引入了ref_count和is_ref两个变量进行标识：

ref_count和is_ref是定义于zval结构体中

is_ref标识是不是用户使用 & 的强制引用；

ref_count是引用计数，用于标识此zval被多少个变量引用，即COW的自动引用，为0时会被销毁；

注：由此可见， $a=$b; 与 $a=&$b; 在PHP对内存的使用上没有区别（值不变化时）；

相信大家也可以了解到PHP中COW的实现原理： PHP 中的 COW 基于引用计数ref_count 和 is_ref 实现， 多一个变量指针，就将 ref_count 加 1， 反之减去 1，减到 0 就销毁； 同理，多一个强制引用 &,就将 is_ref 加 1，反之减去 1。

以上就是PHP写时复制（Copy On Write）的详细内容，更多请关注其它相关文章！