php底层运行机制与原理详解

1、phpphp 底层运行机制与原理详解底层运行机制与原理详解1 PHP 的设计理念及特点多进程模型：由于 PHP 是多进程模型，不同请求间互不干涉，这样保证了一个请求挂掉不会对全盘服务造成影响，当然，时代发展，PHP 也早已支持多线程模型。弱类型语言：和 C/C+、Java、C#等语言不同，PHP 是一门弱类型语言。一个变量的类型并不是一开始就确定不变，运行中才会确定并可能发生隐式或显式的类型转换，这种机制的灵活性在 web 开发中非常方便、高效。引擎(Zend)+组件(ext)的模式，降低内部耦合。中间层(sapi)，隔绝 web server 和 PHP。语法简单灵活，没有太多规范。2 PHP 的核心架构PHP 核心架构如下图，从下到上可以简单分为四层体系：Zend 引擎：纯 C 实现，是 PHP 的内核部分，它将 PHP 代码翻译(词法、语法解析等一系列编译过程)为可执行 opcode 的处理并实现相应的处理方法、实现了基本的数据结构(如 hashtable、oo)、内存分配及管理、提供了相应的 api 方法供外部调用，是一切的核心，所有的外围功能均围绕 Zend 实现。金星棋牌

2、http:/Extensions：围绕着 Zend 引擎，extensions 通过组件式的方式提供各种基础服务，我们常见的各种内置函数(如 array 系列)、标准库等都是通过 extension 来实现。Sapi:全称是 Server Application Programming Interface 服务端应用编程接口，Sapi 通过一系列钩子函数，使得 PHP 可以和外围交互数据，这是 PHP 非常优雅和成功的一个设计，通过 sapi 成功的将 PHP 本身和上层应用解耦隔离，PHP 可以不再考虑如何针对不同应用进行兼容，而应用本身也可以针对自己的特点实现不同的处理方式。常见的一些 sapi 有：apache2handler：这是以 apache 作为 webserver，采用 mod_PHP 模式运行时候的处理方式，也是现在应用最广泛的一种。cgi：这是 webserver 和 PHP 直接的另一种交互方式，也就是大名鼎鼎的 fastcgi 协议，在最近今年 fastcgi+PHP 得到越来越多的应用，也是异步 webserver 所唯一支持的方式。cli：命令行调用的应用模

3、式上层应用：这就是我们平时编写的 PHP 程序，通过不同的 sapi 方式得到各种各样的应用模式，如通过 webserver 实现 web 应用、在命令行下以脚本方式运行等。3 PHP 的执行流程PHP 实现了一个典型的动态语言执行过程：拿到一段代码后，经过词法解析、语法解析等阶段后，源程序会被翻译成一个个指令 (opcodes)，然后 ZEND 虚拟机顺次执行这些指令完成操作。PHP 本身是用 C 实现的，因此最终调用的也都是 C 的函数，实际上，可以把PHP 看成是一个 C 开发的软件。天地棋牌 http:/PHP 的执行的核心是翻译出来的一条一条指令，也即 opcode。Opcode 是 PHP 程序执行的最基本单位。一个 opcode 由两个参数(op1,op2)、返回值和处理函数组成。PHP 程序最终被翻译为一组 opcode 处理函数的顺序执行。常见的几个处理函数：ZEND_ASSIGN_SPEC_CV_CV_HANDLER : 变量分配 ( a=b)ZEND_DO_FCALL_BY_NAME_SPEC_HANDLER：函数调用ZEND_CONCAT_SPEC_CV_CV_

4、HANDLER：字符串拼接 a.bZEND_ADD_SPEC_CV_CONST_HANDLER: 加法运算 a+2ZEND_IS_EQUAL_SPEC_CV_CONST：判断相等 a=1ZEND_IS_IDENTICAL_SPEC_CV_CONST：判断相等 a=14 Zend 引擎介绍Zend 引擎作为 PHP 的内核，有很多经典的设计机制，主要有以下几个：4.1 实现 HashTable 数据机构：HashTable 是 Zend 的核心数据结构。在 PHP 里面几乎用来实现所有常见功能，我们知道的 PHP 数组即是其典型应用，此外，在 zend 内部，如函数符号表、全局变量等也都是基于 hash table 来实现。Zend hash table 实现了典型的 hash 表散列结构，同时通过附加一个双向链表，提供了正向、反向遍历数组的功能。其结构如下图可以看到，在 hash table 中既有 key-value 形式的散列结构，也有双向链表模式，使得它能够非常方便的支持快速查找和线性遍历。散列结构：Zend 的散列结构是典型的 hash 表模型，通过链表的方式来解决冲突。需要注

5、意的是 zend 的 hash table 是一个自增长的数据结构，当 hash 表数目满了之后，其本身会动态以 2 倍的方式扩容并重新元素位置。初始大小均为 8。另外，在进行 key-value快速查找时候，zend 本身还做了一些优化，通过空间换时间的方式加快速度。比如在每个元素中都会用一个变量 nKeyLength 标识 key 的长度以作快速判定。双向链表：Zend hash table 通过一个链表结构，实现了元素的线性遍历。理论上，做遍历使用单向链表就够了，之所以使用双向链表，主要目的是为了快速删除，避免遍历。Zend hash table 是一种复合型的结构，作为数组使用时，即支持常见的关联数组也能够作为顺序索引数字来使用，甚至允许 2 者的混合。PHP 关联数组：关联数组是典型的 hash_table 应用。一次查询过程经过如下几步(从代码可以看出，这是一个常见的 hash 查询过程并增加一些快速判定加速查找)：01 getKeyHashValue h;02 index = n 03 Bucket *p = arBucketindex;04 while (p) 05 i

6、f (p-h = h) 07 08 p=p-next;09 10 RETURN FALTURE;PHP 索引数组：索引数组就是我们常见的数组，通过下标访问。例如 arr0，Zend HashTable 内部进行了归一化处理，对于 index 类型 key 同样分配了 hash 值和nKeyLength(为 0)。内部成员变量 nNextFreeElement 就是当前分配到的最大 id，每次push 后自动加一。正是这种归一化处理，PHP 才能够实现关联和非关联的混合。由于 push操作的特殊性，索引 key 在 PHP 数组中先后顺序并不是通过下标大小来决定，而是由 push的先后决定。例如 arr1 = 2; arr2 = 3;对于 double 类型的 key，Zend HashTable 会将他当做索引 key 处理 移动电玩城 http:/om4.2 PHP 变量实现原理：PHP 是一门弱类型语言，不严格区分变量的类型。PHP 在变量申明的时候不需要指定类型。PHP 在程序运行期间可能进行变量类型的隐示 转换。 和其他强类型语言一样，程序中也可以进行显示的类型转换。PHP 变

7、量可以分为简单类型(int、string、bool)、集合类型(array 、resource 、object)和常量(const)。以上所有的变量在底层都是同一种结构zval。Zval 是 zend 中另一个非常重要的数据结构，用来标识并实现 PHP 变量，其数据结构如下：Zval 结构体主要由三部分组成：type：指定了变量所述的类型(整数、字符串、数组等)refcount strB = 456; intA=123; intB=456;现在对如下的几种字符串拼接方式做一个比较和说明：1 res = strA.strB 和 res = “strAstrB”这种情况下，zend 会重新 malloc 一块内存并进行相应处理，其速度一般。2 strA = strA.strB这种是速度最快的，zend 会在当前 strA 基础上直接 relloc，避免重复拷贝3 res = intA.intB这种速度较慢，因为需要做隐式的格式转换，实际编写程序中也应该注意尽量避免4 strA = sprintf (“%s%s”,strA，strB);这会是最慢的一种方式，因为 sprintf 在 PHP

8、中并不是一个语言结构，本身对于格式识别和处理就需要耗费比较多时间，另外本身机制也是 malloc。不过 sprintf 的方式最具可读性，实际中可以根据具体情况灵活选择。4.2.3 数组变量PHP 的数组通过 Zend HashTable 来天然实现。foreach 操作如何实现对一个数组的 foreach 就是通过遍历 hashtable 中的双向链表完成。对于索引数组，通过 foreach 遍 历效率比 for 高很多，省去了 key-value 的查找。count 操作直接调用 HashTable-NumOfElements，O(1)操作。对于123这样的字符串，zend 会转换为其整数形 式。arr123和 arr123是等价的4.2.4 资源变量资源类型变量是 PHP 中最复杂的一种变量，也是一种复合型结构。PHP 的 zval 可以表示广泛的数据类型，但是对于自定义的数据类型却很难充分描述。由于没有有效的方式描绘这些复合结构，因此也没有办法对它们使用传统的操作符。要解决这个问题，只需要通过一个本质上任意的标识符(label)引用指针，这种方式被称为资源。在 zval 中，对

9、于 resource，lval 作为指针来使用，直接指向资源所在的地址。Resource 可以是任意的复合结构，我们熟悉的 mysqli、fsock、memcached 等都是资源。如何使用资源：1 注册：对于一个自定义的数据类型，要想将它作为资源。首先需要进行注册，zend会为它分配全局唯一标示。2 获取一个资源变量：对于资源，zend 维护了一个 id-实际数据的 hash_tale。对于一个 resource，在 zval 中只记录了它的 id。fetch 的时候通过 id 在 hash_table 中找到具体的值返回。3 资源销毁：资源的数据类型是多种多样的。Zend 本身没有办法销毁它。因此需要用户在注册资源的时候提供销毁函数。当 unset 资源时，zend 调用相应的函数完成析构。同时从全局资源表中删除它。资源可以长期驻留，不只是在所有引用它的变量超出作用域之后，甚至是在一个请求结束并且新的请求产生之后。这些资源称为持久资源，因为它们贯通 SAPI 的整个生命周期持续存在，除非特意销毁。很多情况下，持久化资源可以在一定程度上提高性能。比如我们常见的 mysql_pconnect ,持久化资源通过 pemalloc 分配内存，这样在请求结束的时候不会释放。 对 zend 来说，对两者本身并不区分。4-3 . PHP 变量管理引用计数和写时拷贝：引用计数在内存回收、字符串操作等地方使用非常广泛。Zval 的引用计数通过成员变量 is_ref 和 ref_count 实现，通过引用计数，多个变量可以共享同一份数据。避免频繁拷贝带来的大量消耗。在进行赋值操作时，zend 将变量指向相同的 zval 同时 ref_count+，在 unset 操作时，对应的 ref_count-1。只有 ref_count 减为 0 时才会真正执行销毁操作。如果是引用赋值，则 zend 会修改 is_ref 为 1。PHP 变量通过引用计数实现变量共享数据，那如果改变其中一个变量值呢当试图写入一个变量时，Zend 若发现该变量指向的 zval 被多个变量共享，则为其复制一份 ref_count为 1 的 zval

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