PHP7的性能革新

来源:http://www.sh-fengwen.com 作者:家常菜谱 人气:84 发布时间:2019-09-06
摘要:有幸参与2015年的PHP技术峰会,听了鸟哥的关于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

有幸参与2015年的PHP技术峰会,听了鸟哥的关于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技术文章,希望能给做PHP开发的同学一些帮助。

PHP7有哪些新性能?长期以来PHP饱受争议的性能问题,将会在PHP7得到大幅度的改善。下面我们一起来看看。

PHP已经走过了20年的历史,直到今天,PHP7都发布了RC版,据说,PHP7正式版应该会在2015年11月份左右发布。PHP7对于上一个系列的PHP5.*,可以说是一个大规模的革新,尤其是在性能方面实现跨越式的大幅提升。PHP是一种在全球范围内被广泛使用的Web开发语言,PHP7的革新也当然会给这些Web服务带来更深刻的变化。这里引用鸟哥PPT中的一个图表(82%的Web站点有使用PHP作为开发语言):

PHP7的显著提升

图片 1PHP7革新与性能优化

综合测试速度提升35%。

  • 徐汉彬Hansion - 技术行者

在实际应用场景有20%-70%的速度提升(WordPress首页有60%的提升)

(注:一个web站点可以会使用多种语言作为它的开发语言)(注:本文含有不少从鸟哥PPT里的截图,图片版权归鸟哥所有)

更少的内存消耗

我们先看看两张激动人心的性能测试结果图:Benchmark对比:

支持大部分常用的SAPIs

图片 2PHP7革新与性能优化

支持大部分的PHP拓展绑定到资源分配(69个完成,6个待迁移)

  • 徐汉彬Hansion - 技术行者

提供堪比HHVM3.3.0的执行速度

PHP7的性能测试结果,性能压测结果,耗时从2.991下降到1.186,大幅度下降60%。WordPress的QPS压测:

PHPNG(PHPnextgeneration,下一代PHP),对Zend执行引擎本身的各种性能优化,其中JIT,可能会实现在ZendOpcache组件中。

图片 3PHP7革新与性能优化

AST(AbstractSyntaxTree,抽象语法树),目的是在PHP编译过程引入一个中间件,替代直接从解释器吐出opcode的方式。让解释器和编译器解耦,可以减少大量Hack代码,同时,让实现更容易理解和维护。

  • 徐汉彬Hansion - 技术行者而在WordPress项目中,PHP7对比PHP5.6,QPS提升2.77倍。看完令人激动的性能测试结果对比,我们就进入正题哈。PHP7的新增特性很多,不过,我们会更聚焦于那些主要的变化。

uniformvariablesyntax(统一变量语法),引入一种内部一致和完整的变量语法,让PHP的解析器更完整地支持各种类型的变量。部分变量的用法需要调整,例如变量的变量$$a等。

一、新增特性和改变

支持integersemantics(整型语义),例如NaN、Infinity、<<、,修正list的一致性等等。PHP7的性能革新

  1. 标量类型和返回类型声明(Scalar Type Declarations & Scalar Type Declarations)PHP语言一个非常重要的特点就是“弱类型”,它让PHP的程序变得非常容易编写,新手接触PHP能够快速上手,不过,它也伴随着一些争议。支持变量类型的定义,可以说是革新性质的变化,PHP开始以可选的方式支持类型定义。除此之外,还引入了一个开关指令declare(strict_type=1);,当这个指令一旦开启,将会强制当前文件下的程序遵循严格的函数传参类型和返回类型。例如一个add函数加上类型定义,可以写成这样:

    图片 4PHP7革新与性能优化 - 徐汉彬Hansion - 技术行者如果配合强制类型开关指令,则可以变为这样:图片 5PHP7革新与性能优化 - 徐汉彬Hansion - 技术行者如果不开启strict_type,PHP将会尝试帮你转换成要求的类型,而开启之后,会改变PHP就不再做类型转换,类型不匹配就会抛出错误。对于喜欢“强类型”语言的同学来说,这是一大福音。更为详细的介绍:PHP7标量类型声明RFC[翻译]

  2. 更多的Error变为可捕获的ExceptionPHP7实现了一个全局的throwable接口,原来的Exception和部分Error都实现了这个接口(interface), 以接口的方式定义了异常的继承结构。于是,PHP7中更多的Error变为可捕获的Exception返回给开发者,如果不进行捕获则为Error,如果捕获就变为一个可在程序内处理的Exception。这些可被捕获的Error通常都是不会对程序造成致命伤害的Error,例如函数不存。PHP7进一步方便开发者处理,让开发者对程序的掌控能力更强。因为在默认情况下,Error会直接导致程序中断,而PHP7则提供捕获并且处理的能力,让程序继续执行下去,为程序员提供更灵活的选择。例如,执行一个我们不确定是否存在的函数,PHP5兼容的做法是在函数被调用之前追加的判断function_exist,而PHP7则支持捕获Exception的处理方式。如下图中的例子(截图来源于PPT内):

    图片 6PHP7革新与性能优化 - 徐汉彬Hansion - 技术行者

  3. AST(Abstract Syntax Tree,抽象语法树)AST在PHP编译过程作为一个中间件的角色,替换原来直接从解释器吐出opcode的方式,让解释器和编译器(compliler)解耦,可以减少一些Hack代码,同时,让实现更容易理解和可维护。PHP5:

    图片 7PHP7革新与性能优化 - 徐汉彬Hansion - 技术行者 PHP7:图片 8PHP7革新与性能优化 - 徐汉彬Hansion - 技术行者更多AST信息:

  4. Native TLS(Native Thread local storage,原生线程本地存储)PHP在多线程模式下(例如,Web服务器Apache的woker和event模式,就是多线程),需要解决“线程安全”(TS,Thread Safe)的问题,因为线程是共享进程的内存空间的,所以每个线程本身需要通过某种方式,构建私有的空间来保存自己的私有数据,避免和其他线程相互污染。而PHP5采用的方式,就是维护一个全局大数组,为每一个线程分配一份独立的存储空间,线程通过各自拥有的key值来访问这个全局数据组。而这个独有的key值在PHP5中需要传递给每一个需要用到全局变量的函数,PHP7认为这种传递的方式并不友好,并且存在一些问题。因而,尝试采用一个全局的线程特定变量来保存这个key值。相关的Native TLS问题:

  5. 其他新特性PHP7新特性和变化不少,我们这里并不全部展开来细说哈。 Int64支持,统一不同平台下的整型长度,字符串和文件上传都支持大于2GB。 统一变量语法(Uniform variable syntax)。 foreach表现行为一致(Consistently foreach behaviors) 新的操作符 <=>, ?? Unicode字符格式支持(u{xxxxx}) 匿名类支持(Anonymous Class)… …

PHP7有哪些新性能?长期以来PHP饱受争议的性能问题,将会在PHP7得到大幅度的改善。下面我们一起来看看。

二、跨越式的性能突破:全速前进

PHP7的显著提升

  1. JIT与性能Just In Time是一种软件优化技术,指在运行时才会去编译字节码为机器码。从直觉出发,我们都很容易认为,机器码是计算机能够直接识别和执行的,比起Zend读取opcode逐条执行效率会更高。其中,HHVM(HipHop Virtual Machine,HHVM是一个Facebook开源的PHP虚拟机)就采用JIT,让他们的PHP性能测试提升了一个数量级,放出一个令人震惊的测试结果,也让我们直观地认为JIT是一项点石成金的强大技术。而实际上,在2013年的时候,鸟哥和Dmitry(PHP语言内核开发者之一)就曾经在PHP5.5的版本上做过一个JIT的尝试。PHP5.5的原来的执行流程,是将PHP代码通过词法和语法分析,编译成opcode字节码,然后,Zend引擎读取这些opcode指令,逐条解析执行。

    图片 9PHP7革新与性能优化 - 徐汉彬Hansion - 技术行者

综合测试速度提升35%。

而他们在opcode环节后引入了类型推断,然后通过JIT生成ByteCodes,然后再执行。

在实际应用场景有20%-70%的速度提升(WordPress首页有60%的提升)

图片 10PHP7革新与性能优化

更少的内存消耗

  • 徐汉彬Hansion - 技术行者

支持大部分常用的SAPIs

于是,在benchmark中得到令人兴奋的结果,实现JIT后性能比PHP5.5提升了8倍。然而,当他们把这个优化放入到实际的项目WordPress中,却几乎看不见性能的提升,得到了一个令人费解的测试结果。于是,他们使用Linux下的profile类型工具,对程序执行进行CPU耗时占用分析。执行100次WordPress的CPU消耗的分布:

支持大部分的PHP拓展绑定到资源分配(69个完成,6个待迁移)

图片 11PHP7革新与性能优化

提供堪比HHVM3.3.0的执行速度

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