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PHP7革新与性能优化

发布时间:2016-10-12 09:34:07 所属栏目:PHP教程 来源:技术行者的博客
导读:副标题#e# 有幸参与2015年的PHP技术峰会(PHPCON),听了鸟哥(惠新宸)的关于PHP7的新特性和性能优化的分享,一切都令人感 到激动。鸟哥是国内最权威的PHP专家,他的分享有很多非常有价值的东西,我通过整理分享的PPT和收集相关资料,整理为这篇解读性质的

Zval从24个字节下降到16个字节,为什么会下降呢,这里需要补一点点的C语言基础,辅助不熟悉C的同学理解。struct和union(联合 体)有点不同,Struct的每一个成员变量要各自占据一块独立的内存空间,而union里的成员变量是共用一块内存空间(也就是说修改其中一个成员变 量,公有空间就被修改了,其他成员变量的记录也就没有了)。因此,虽然成员变量看起来多了不少,但是实际占据的内存空间却下降了。

除此之外,还有被明显改变的特性,部分简单类型不再使用引用。

Zval结构图(来源于PPT中):

php7-features-16

图中Zval的由2个64bits(1字节=8bit,bit是“位”)组成,如果变量类型是long、bealoon这些长度不超过64bit 的,则直接存储到value中,就没有下面的引用了。当变量类型是array、objec、string等超过64bit的,value存储的就是一个指 针,指向真实的存储结构地址。

对于简单的变量类型来说,Zval的存储变得非常简单和高效。

不需要引用的类型:NULL、Boolean、Long、Double

需要引用的类型:String、Array、Object、Resource、Reference

3. 内部类型zend_string

Zend_string是实际存储字符串的结构体,实际的内容会存储在val(char,字符型)中,而val是一个char数组,长度为1(方便成员变量占位)。

php7-features-17

结构体最后一个成员变量采用char数组,而不是使用char*,这里有一个小优化技巧,可以降低CPU的cache miss。

如果使用char数组,当malloc申请上述结构体内存,是申请在同一片区域的,通常是长度是sizeof(_zend_string) + 实际char存储空间。但是,如果使用char*,那个这个位置存储的只是一个指针,真实的存储又在另外一片独立的内存区域内。

使用char[1]和char*的内存分配对比:

php7-features-18

从逻辑实现的角度来看,两者其实也没有多大区别,效果很类似。而实际上,当这些内存块被载入到CPU的中,就显得非常不一样。前者因为是连续分配在 一起的同一块内存,在CPU读取时,通常都可以一同获得(因为会在同一级缓存中)。而后者,因为是两块内存的数据,CPU读取第一块内存的时候,很可能第 二块内存数据不在同一级缓存中,使CPU不得不往L2(二级缓存)以下寻找,甚至到内存区域查到想要的第二块内存数据。这里就会引起 CPU Cache Miss,而两者的耗时最高可以相差100倍。

另外,在字符串复制的时候,采用引用赋值,zend_string可以避免的内存拷贝。

6. PHP数组的变化(HashTable和Zend Array)

在编写PHP程序过程中,使用最频繁的类型莫过于数组,PHP5的数组采用HashTable实现。如果用比较粗略的概括方式来说,它算是一个支持 双向链表的HashTable,不仅支持通过数组的key来做hash映射访问元素,也能通过foreach以访问双向链表的方式遍历数组元素。

PHP5的HashTable(截图来自于PPT):

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这个图看起来很复杂,各种指针跳来跳去,当我们通过key值访问一个元素内容的时候,有时需要3次的指针跳跃才能找对需要的内容。而最重要的一点, 就在于这些数组元素存储,都是分散在各个不同的内存区域的。同理可得,在CPU读取的时候,因为它们就很可能不在同一级缓存中,会导致CPU不得不到下级 缓存甚至内存区域查找,也就是引起CPU缓存命中下降,进而增加更多的耗时。

PHP7的Zend Array(截图来源于PPT):

php7-features-20

新版本的数组结构,非常简洁,让人眼前一亮。最大的特点是,整块的数组元素和hash映射表全部连接在一起,被分配在同一块内存内。如果是遍历一个 整型的简单类型数组,效率会非常快,因为,数组元素(Bucket)本身是连续分配在同一块内存里,并且,数组元素的zval会把整型元素存储在内部,也 不再有指针外链,全部数据都存储在当前内存区域内。当然,最重要的是,它能够避免CPU Cache Miss(CPU缓存命中率下降)。

Zend Array的变化:

  1. 数组的value默认为zval。

  2. HashTable的大小从72下降到56字节,减少22%。

  3. Buckets的大小从72下降到32字节,减少50%。

  4. 数组元素的Buckets的内存空间是一同分配的。

  5. 数组元素的key(Bucket.key)指向zend_string。

  6. 数组元素的value被嵌入到Bucket中。

  7. 降低CPU Cache Miss。

7. 函数调用机制(Function Calling Convention)

PHP7改进了函数的调用机制,通过优化参数传递的环节,减少了一些指令,提高执行效率。

PHP5的函数调用机制(截图来自于PPT):

(编辑:开发网_开封站长网)

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