PHP底層的運行機(jī)制與原理

1、PHP底層的運行機(jī)制與原理PHP 是一種適用于web開發(fā)的動態(tài)語言。具體點說，就是一個用C語言實現(xiàn)包含大量組件的軟件框架。更狹義點看，可以把它認(rèn)為 是一個強(qiáng)大的 UI 框架。了解PHP底層實現(xiàn)的目的是什么？動態(tài)語言要像用好首先得了解它，內(nèi)存管理、 框架模型值得我們借鑒，通過擴(kuò)展開發(fā)實現(xiàn)更多更 強(qiáng)大的功能，優(yōu)化我們程序的性能。1.PHP 的設(shè)計理念及特點多進(jìn)程模型：由于PHP是多進(jìn)程模型，不同請求間互不干涉,這樣保證了一個請求掛掉不會對全盤服務(wù)造成影響，當(dāng)然，隨著時代發(fā)展，PHP也早已支持多線程模型。弱類型語言：和C/C+、Java、C等語言不同,PHP是 一門弱類型語言。一個變量的類型并不是一

2、開始就確定不變，運行中才會確定并可能發(fā)生隱式或顯式的類型轉(zhuǎn)換，這種機(jī)制的靈活性在web開發(fā)中 非常方便、高效，具體會在后面 PHP變量中詳述。引擎(Zend)+組件(ext)的模式降低內(nèi)部耦合。中間層(sapi)隔絕webserver和PHP 語法簡單靈活，沒有太多規(guī)范。缺點導(dǎo)致風(fēng)格混雜，但再差的程序員也不會寫出太離譜危害全局的程序。2.PHP 的四層體系PHP 的核心架構(gòu)如下圖：從圖上可以看出，PHP從下到上是一個4層體系:Zend 引擎：Zend整體用純C實現(xiàn)，是PHp勺內(nèi)核部分，它將PHP弋碼翻譯（詞法、語法解析等一系列編譯過程）為可執(zhí)行op code勺處理并實現(xiàn)相應(yīng)勺處理方法、 實現(xiàn)了

3、基本勺數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) （ 如 hashtable 、oo）、內(nèi)存分配及管理、提供了相應(yīng)的 api方法供外部調(diào)用，是一切的核心，所有的外圍功能均圍繞 Zend實現(xiàn)。Extensions:圍繞著Zend引擎，extensions通過組件式的方式提供各種基礎(chǔ)服務(wù)， 我們常見的各種內(nèi)置函數(shù) （如 array 系列）、標(biāo) 準(zhǔn)庫等都是通過 extension 來實現(xiàn)，用戶也可以根據(jù)需要實現(xiàn)自己的extension 以達(dá)到功能擴(kuò)展、 性能優(yōu)化等目的 （如貼吧正在使用的 PHP中間層、富文本解析就是 extension 的典型應(yīng)用 ）。Sapi ： Sapi 全稱是 ServerApplicationProgram

4、mingInterface也就是服務(wù)端應(yīng)用編程接口， Sapi 通過一系列鉤子函數(shù)，使得 PHP可以和外圍交互數(shù)據(jù)，這是 PHP非常優(yōu)雅和成功的一個設(shè)計，通過 sapi成功的將PHP本身和上層應(yīng)用解耦隔離，PHF可以不再考慮如何針對不同應(yīng)用進(jìn)行兼容， 而應(yīng)用本身也可以針對自己的特點實現(xiàn)不同 的處理方式。上層應(yīng)用：這就是我們平時編寫的 PHP程序，通過不同的sapi方式得到各種各樣的應(yīng)用模式，如通過webserver實現(xiàn)web應(yīng)用、在 命令行下以腳本方式運行等等。如果PHP是一輛車，那么車的框架就是 PHP本身，Zend是車的引擎（發(fā)動機(jī)），Ext下面的各種組件就是車的輪子，Sa pi可以看做是

5、公路，車可以跑在不同類型的公路上，而一次PHF程序的執(zhí)行就是汽車跑在公路上。因此，我們需要：性能優(yōu)異的引擎 +合適的車輪 +正確的跑道。3.Sapi如前所述， Sapi 通過通過一系列的接口，使得外部應(yīng)用可以和PHP交換數(shù)據(jù)并可以根據(jù)不同應(yīng)用特點實現(xiàn)特定的處理方法。我們常見的一些 sapi 有：apache2handler ：這是以 apache 作為 webserver ，采用 mod_PHP模式運行時候的處理方式，也是現(xiàn)在應(yīng)用最廣泛的一種。cgi :這是webserver和PHP直接的另一種交互方式，也就是大 名鼎鼎的 fastcgi 協(xié)議，在最近今年 fastcgi+PHP 得到越來越多

6、的應(yīng) 用，也是異步 webserver 所唯一支持的方式。cli ：命令行調(diào)用的應(yīng)用模式。4.PHP 的執(zhí)行流程 &opcode我們先來看看PHP代碼的執(zhí)行所經(jīng)過的流程。從圖上可以看到，PHP實現(xiàn)了一個典型的動態(tài)語言執(zhí)行過程:拿到一段代碼后，經(jīng)過詞法解析、語法解析等階段后，源程序會被翻 譯成一個個指令（opcodes），然后ZEND虛擬機(jī)順次執(zhí)行這些指令完成 操作。PHP本身是用C實現(xiàn)的，因此最終調(diào)用的也都是 C的函數(shù)，實際上，我們可以把PHP看做是一個C開發(fā)的軟件。opcode。PHP 的執(zhí)行的核心是翻譯出來的一條一條指令，也即Op code 是PHF程序執(zhí)行的最基本單位。一個 op

7、 code由兩個參數(shù)(op 1,op2)、返回值和處理函數(shù)組成。PHPg序最終被翻譯為一組 opcode 處理函數(shù)的順序執(zhí)行。常見的幾個處理函數(shù)：ZEND ASSIGN SPEC CV CV HANDL變量分配 ($a=$b)ZEND_DO_FCAL l_BY_NAME_S PEC_HAN函數(shù)調(diào)用ZEND CONCAT SPEC CV CV HAN字符串拼接 $a.$bZEND ADD SPEC CV CONST HANDLER算 $a+2ZEND IS EQUAL SPEC CV GO 判斷相等$a=1ZEND IS IDENTICAL SPEC CV CONS斷相等 $a=15.HashT

8、able 核心數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)HashTable 是zend的核心數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，在PHP里面幾乎并用來實現(xiàn)所有常見功能，我們知道的 PHP數(shù)組即是其典型應(yīng)用，此外，在 zend 內(nèi)部，如函數(shù)符號表、全局變量等也都是基于 hashtable 來實 現(xiàn)。PHP 的 hashtable 具有如下特點：支持典型的 key->value 查詢 可以當(dāng)做數(shù)組使用 添加、刪除節(jié)點是0(1)復(fù)雜度key 支持混合類型：同時存在關(guān)聯(lián)數(shù)組合索引數(shù)組Value 支持混合類型： array( “string ”,2332)支持線性遍歷：如 foreachZendhashtable 實現(xiàn)了典型的 hash 表散列結(jié)構(gòu)，同時通

9、過附加 一個雙向鏈表，提供了正向、反向遍歷數(shù)組的功能。其結(jié)構(gòu)如下圖：可以看到，在 hashtable 中既有 key->value 形式的散列結(jié)構(gòu)，也有雙向鏈表模式， 使得它能夠非常方便的支持快速查找和線性遍歷。散列結(jié)構(gòu)：Zend的散列結(jié)構(gòu)是典型的hash表模型，通過鏈表的方式來解決沖突。需要注意的是 zend 的 hashtable 是一個自增長 的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，當(dāng)hash表數(shù)目滿了之后，其本身會動態(tài)以2倍的方式擴(kuò)容并重新元素位置。初始大小均為8。另外，在進(jìn)行 key->value快速查找時候，zend本身還做了一些優(yōu)化，通過空間換時間的方式 加快速度。比如在每個元素中都會用一個變量

10、 nKeyLength 標(biāo)識 key的長度以作快速判定。雙向鏈表： Zendhashtable 通過一個鏈表結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)了元素的線性遍歷。理論上，做遍歷使用單向鏈表就夠了，之所以使用雙向鏈 表，主要目的是為了快速刪除，避免遍歷。 Zendhashtable 是一種復(fù) 合型的結(jié)構(gòu)， 作為數(shù)組使用時， 即支持常見的關(guān)聯(lián)數(shù)組也能夠作為順 序索引數(shù)字來使用，甚至允許 2 者的混合。PHP 關(guān)聯(lián)數(shù)組：關(guān)聯(lián)數(shù)組是典型的 hash_table 應(yīng)用。一次查詢 過程經(jīng)過如下幾步 (從代碼可以看出， 這是一個常見的 hash 查詢過程 并增加一些快速判定加速查找。 ) ：getKeyHashValueh;inde

11、x=n&nTableMask;Bucket*p=arBucketindex;while(p)if(p->h=h)&(p->nKeyLength=nKeyLength)RETURN p->data;p=p->next;RETURNFALTURE;PHP 索引數(shù)組：索引數(shù)組就是我們常見的數(shù)組， 通過下標(biāo)訪問。例如$arrO , ZendHashTable內(nèi)部進(jìn)行了歸一化處理，對于index類型 key 同樣分配了 hash 值和 nKeyLength( 為 0) 。內(nèi)部成員變量nNextFreeElement就是當(dāng)前分配到的最大id，每次push后自動加一。正是這種歸一化處理，PHR才能夠?qū)崿F(xiàn)關(guān)聯(lián)和非關(guān)聯(lián)的混合。由于push操作的特殊性，索引key在PHP數(shù)組中先后順序并不是通過下標(biāo)大小來決定，而是由push的先后決定。例如$arr1=2;$arr2=3;對于double類型的key，ZendHashTable會將他當(dāng)做索引key處理6.PHP 變量PHP 是一門弱類型語言，