深入瞭解php底層機制(-)

 　　作為一門動態語言，php是如何?的，其底層機制如何，具有什麼樣的特點，本文深入淺出介紹了包括php設計理念、整體結構、核心資料結構和變數在內的相關底層知識，對我們更好的開發php程式，最佳化效能等有一定的指導意義。TAGPhp 底層機制 效能最佳化目錄1、概述… 1what is php?. 1瞭解它底層實現的目的?. 12、php的設計理念及特點… 13、Php的四層體系… 24、Sapi 35、Php的執行流程&opcode. 56、HashTable — 核心資料結構… 67、Php變數… 8概述… 8Zval 9整數、浮點數類型變數… 10字串變數… 10陣列變數… 11資源類型變數… 11Php變數的範圍… 121、概述what is php?一種適用於web開發的動態語言。具體點說：就是一個用c語言實現包含大量組件的軟體架構。更狹義點看，可以把它認為是一個強大的ui架構。瞭解它底層實現的目的?動態語言要像用好首先得瞭解它

　　記憶體管理、架構模型值得我們借鑒

　　通過擴充開發實現更多更強大的功能，最佳化我們程式的效能

　　2、php的設計理念及特點多進程模型

　　由於php是多進程模型，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造成影響，當然，隨著時代發展，php也早已支援多執行緒模式。弱類型語言

　　和c/c++、java、c#等語言不同，Php是一門弱類型語言：一個變數的類型並不是一開始就確定不變，運行中才會確定並可能發生隱式或顯式的類型轉換，這種機制的靈活性在web開發中非常方便、高效，具體會在後面php變數中詳述。引擎(Zend)+組件(ext)的模式降低內部耦合

　　中介層(sapi)隔絕web server和php

　　文法簡單靈活，沒有太多規範。(導致風格混雜)

　　再差的程式員也不會寫出太離譜危害全域的程式。

　　3、Php的四層體系Php的核心架構如下圖

圖1 php結構從圖上可以看出，php從下到上是一個4層體系Zend引擎

　　Zend整體用純c實現，是php的核心部分，它將php代碼翻譯(詞法、文法解析等一系列編譯過程)為可執行opcode的處理並實現相應的處理方法、實現了基本的資料結構(如hashtable、oo)、記憶體配置及管理、提供了相應的api方法供外部調用，是一切的核心，所有的外圍功能均圍繞zend實現。Extensions

　　圍繞著zend引擎，extensions通過組件式的方式提供各種基礎服務，我們常見的各種內建函數(如array系列)、標準庫等都是通過extension來實現，使用者也可以根據需要實現自己的extension以達到功能擴充、效能最佳化等目的(如貼吧正在使用的php中介層、富文本解析就是extension的典型應用)。Sapi

　　Sapi全稱是Server Application Programming Interface，也就是服務端應用編程介面，sapi通過一系列鉤子函數，使得php可以和外圍互動資料，這是php非常優雅和成功的一個設計，通過sapi成功的將php本身和上層應用解耦隔離，php可以不再考慮如何針對不同應用進行相容，而應用本身也可以針對自己的特點實現不同的處理方式。後面將在sapi章節中介紹上層應用

　　這就是我們平時編寫的php程式，通過不同的sapi方式得到各種各樣的應用模式，如通過webserver實現web應用、在命令列下以指令碼方式運行等等。如果php是一輛車，那麼車的架構就是php本身

　　Zend是車的引擎(發動機)

　　Ext下面的各種組件就是車的輪子

　　Sapi可以看做是公路，車可以跑在不同類型的公路上

　　而一次php程式的執行就是汽車跑在公路上。因此，我們需要：效能優異的引擎+合適的車輪+正確的跑道4、Sapi如前所述，sapi通過通過一系列的介面，使得外部應用可以和php交換資料並可以根據不同應用特點實現特定的處理方法，我們常見的一些sapi有：apache2handler

　　這是以apache作為webserver，採用mod_php模式運行時候的處理方式，也是現在應用最廣泛的一種。cgi

　　這是webserver和php直接的另一種互動方式，也就是大名鼎鼎的fastcgi協議，在最近今年fastcgi+php得到越來越多的應用，也是非同步webserver所唯一支援的方式。關於fastcgi和mod_php，可以參見另外一篇文章《php效能調研-mod_php vs fastcgi》cli

　　命令列調用的應用模式 Sapi的定義及主要介面函數如下圖

圖2 Sapi協議這裡介紹一下其中一些主要函數startup：php被調用時初始化操作

　　比如cgi模式，在startup的時候會載入所有的extension並執行模組初始化工作。shutdown：php關閉時收尾工作

　　activate：請求初始化

　　dectivate：請求結束時收尾工作

　　ub_write：指定資料輸出方式

　　比如apache2handler方式，由於php作為apache的一個so存在，因此其輸出也就是調用apache的ap_write函數，而在cgi模式下，會系統調用write。sapi_error：錯誤處理函數

　　read_post：讀取post資料

　　register_server_variables：往$_SERVER中註冊環境變數

　　這個一般根據不同協議標準註冊註冊的變數。5、Php的執行流程&opcode我們先來看看php代碼的執行所經過的流程。

圖3 php代碼的執行過程從圖上可以看到，php實現了一個典型的動態語言執行過程：拿到一段代碼後，經過詞法解析、文法解析等階段後，來源程式會被翻譯成一個個指令(opcodes)，然後ZEND虛擬機器順次執行這些指令完成操作。Php本身是用c實現的，因此最終調用的也都是c的函數，實際上，我們可以把php看做是一個c開發的軟體。 通過上面描述不難看出，php的執行的核心是翻譯出來的一條一條指令，也即opcodeu opcodeOpcode是php程式執行的最基本單位。一個opcode由兩個參數(op1,op2)、傳回值和處理函數組成。Php程式最終被翻譯為一組opcode處理函數的順序執行常見的幾個處理函數 ZEND_ASSIGN_SPEC_CV_CV_HANDLER : 變數分配 ($a=$b) ZEND_DO_FCALL_BY_NAME_SPEC_HANDLER：函數調用 ZEND_CONCAT_SPEC_CV_CV_HANDLER：字串拼接 $a.$b ZEND_ADD_SPEC_CV_CONST_HANDLER: 加法運算 $a+2 ZEND_IS_EQUAL_SPEC_CV_CONST：判斷相等 $a==1 ZEND_IS_IDENTICAL_SPEC_CV_CONST：判斷相等 $a===16、HashTable — 核心資料結構HashTable是zend的核心資料結構，在php裡面幾乎並用來實現所有常見功能，我們知道的php數組即是其典型應用，此外，在zend內部，如函數符號表、全域變數等也都是基於hash table來實現。 php的hash table具有如下特點：支援典型的key->value查詢