【PHP】php7新特性及其优化原理

PHP7新特性

php7.x增加的新特性介绍可以参考这里：

https://www.runoob.com/php/php7-new-features.html

https://php.net/manual/zh/migration70.new-features.php

php7.x版本系列相比之前的php的版本提交性能提高了不少，下图是wordpress在不同php版本下的压力测试表现。

这里面其中的一些主要改变是性能提高的关键，主要有以下内容。

1.zval使用栈内存

在zend引擎和扩展中，经常要创建php变量，其底层就是一个zval指针，之前的php版本都是通过MAKE_STD_ZVAL动态的从堆内存上分配一个zval内存。而php7直接使用栈内存，好处是少了一次内存分配。php程序中回大量创建变量，所以php7会在栈上预分配一块内存来存放这些zval，来节省大量的内存分配和管理操作。

php5

zval *val ; MAKE_STD_ZVAL(val)

php7

zval val;

2.zend_string存储hash值，array查询不再需要重复计算hash

数组是php比较重要的数据结构，php程序中会有大量的array关联查询，虽然hashtable查找的复杂度是O（1），但是key的值每次要转化成一个hash值，需要用一个复杂的hash函数去计算的，这样就会占用cpu时间，不过不光数组，在php底层很多地方都会用到hashtable，比如类的属性方法函数等。其实php程序运行起来大部分key的值是不变的，所以php7就保存了这些hash值下次直接使用，那么php7就为字符串单独创建了新类型叫做zend_string,除了char*指针和长度之外，增加了一个hash字段，用于保存字符串的hash值，数据键值查找不再反复需要计算hash值。为了优化数组的键值查找。

上图代码中 zend_ulong h；就是存储hash值。

3.hashtable桶内直接存放数据，减少了内存申请次数，顺便也提升了cache命中率和访问速度。因为指针不是连续的是分布在不同的内存页上，如果读取第一个或者第三个桶，它们的数据可能会在两个页上。

php7之前

数据存放是在上图arBuckets这个结构体上，存放了一些bucket * 指针，指针上就是对应了一些数据。php7对这些做了一些改进，如下图。

php7

php7将之前arBuckets改成了上图中的arData，而这个arData直接就是一个大块内存，这个内存上面就是一个个桶bucket，这样的好处就是每次数据就不需要动态去申请内存。

4.zend_parse_parameters改为宏实现，性能提升15%。

5.新增加4种opcode，call_user_function(),is_int(),is_string(),is_array(),strlen(),defined() 4个函数变为php opcode指令，速度更快。

6.PHP7 的内核中有一个重要的变化是加入了 AST（Abstract syntax tree）抽象语法树，指代码在计算机内存的一种树状数据结构，树上的每个节点都表示源代码中的一种结构，便于计算机理解和解析。

在 PHP5系列版本中，从 php 脚本到 opcodes 的执行的过程如下：

词法扫描分析（Lexing）：将源文件转换成 token 流；
语法分析（Parsing）：生成 op arrays。

PHP7 中在语法分析阶段先生成 AST：

词法扫描分析（Lexing）：将源文件转换成 token 流。
语法分析（Parsing）：从 token 流生成抽象语法树。
Compilation：从抽象语法树生成 op arrays。

　　这个表达式（$a)['b'] = 1 就会被解析成下图这样的一棵树结构

7.其他更多性能优化，如基础类型 float ， int ， bool等改成直接进行值拷贝。排序算法改进了，PCER with JIT , execute_data和opline使用全局寄存器，使用gdb4.8的PGO功能。

8.php7与JIT

　　最初HHVM退出一个很重要的特性就是JIT，JIT就是just in time的缩写，表示运行时候将指令转换成二进制机器码，我们知道C和C++是将源代码编译然后生成二进制机器码去执行的，而php，python等脚本语言是将源代码转换成中间指令然后在vm（虚拟机）上执行，另外java系语言他们使用的JVM引擎底层也是JIT，是将java的字节码编译成二进制的机器码去执行的。对于计算密集型的的程序，JIT可以将PHP的opcode直接转换成机器码，可以大幅度提升PHP性能。

　　不过PHP7.0-final版本中不会带有JIT特性的。

　　但是

　　为什么php7版本没有使用JIT呢？

　　是因为php官方之前有个php中间版本是带有JIT的，后来php官方开发组使用JIT测试时候发现JIT对于实际项目的性能没有太大的性能提升，所以最终放弃使用JIT方案。但后来发现密集计算性的php程序使用JIT后性能还会大幅提升。

PHP7下载与安装

 1.第一步  下载源代码

wget https://www.php.net/distributions/php-7.2.21.tar.bz2

2.第二步   解压源代码
tar -xjvf php-7.2.21.tar.bz2 

3.第三步   进入目录
cd php-7.2.21

4.第四步   执行configure shell脚本检测环境及配置php安装目录   比如检测php安装是否必须要有gcc 和 authconfig等工具
 ./configure --prefix=/usr/local/src/php7


出现下面提示说明上面执行成功
Generating files
configure: creating ./config.status
creating main/internal_functions.c
creating main/internal_functions_cli.c
+--------------------------------------------------------------------+
| License:                                                           |
| This software is subject to the PHP License, available in this     |
| distribution in the file LICENSE.  By continuing this installation |
| process, you are bound by the terms of this license agreement.     |
| If you do not agree with the terms of this license, you must abort |
| the installation process at this point.                            |
+--------------------------------------------------------------------+

Thank you for using PHP.

5.第五步 编译安装

make  && make  install

出现下面提示说明make成功
clicommand.inc
directorygraphiterator.inc
invertedregexiterator.inc
pharcommand.inc
phar.inc

Build complete.
Don't forget to run 'make test'.

出现下面提示说明make install成功
Installing PEAR environment:      /usr/local/src/php7/lib/php/
[PEAR] Archive_Tar    - installed: 1.4.7
[PEAR] Console_Getopt - installed: 1.4.2
[PEAR] Structures_Graph- installed: 1.1.1
[PEAR] XML_Util       - installed: 1.4.3
[PEAR] PEAR           - installed: 1.10.9
Wrote PEAR system config file at: /usr/local/src/php7/etc/pear.conf
You may want to add: /usr/local/src/php7/lib/php to your php.ini include_path
/usr/local/src/php-7.2.21/build/shtool install -c ext/phar/phar.phar /usr/local/src/php7/bin
ln -s -f phar.phar /usr/local/src/php7/bin/phar
Installing PDO headers:           /usr/local/src/php7/include/php/ext/pdo/

验证php安装成功

songguojundeMBP:php7 songguojun$ pwd
/usr/local/src/php7
songguojundeMBP:php7 songguojun$ ls
bin    etc    include    lib    php    var
songguojundeMBP:php7 songguojun$ cd bin/
songguojundeMBP:bin songguojun$ ./php -v                    #显示php版本  下面打印出php版本说明php安装成功
PHP 7.2.21 (cli) (built: Feb 22 2019 22:19:32) ( NTS )
Copyright (c) 1997-2018 The PHP Group
Zend Engine v3.1.0, Copyright (c) 1998-2018 Zend Technologies

如果php命令找不到就添加到启动文件中

songguojundeMBP:~ songguojun$ vim ~/.bash_profile
alias ll='ls -alF'
alias la='ls -A'
export PATH="/usr/local/opt/libiconv/bin:$PATH"
alias php=/usr/local/src/php7/bin/php

songguojundeMBP:~ songguojun$ source ~/.bash_profil

源码安装可能会出现的问题：

1. 缺少libiconv提示

checking for iconv support... yes
checking for iconv... no
checking for libiconv... no
configure: error: Please specify the install prefix of iconv with --with-iconv=<DIR>

 下载libiconv库

 brew install libiconv