PHP7做了哪些优化

Posted 2020-11-01 凯kyne

一  zval使用栈内存

在Zend引擎和扩展中，经常要创建一个php的变量，底层就是一个zval指针。之前的版本都是通过MAKE_STD_ZVAL动态的从堆上分配一个zval内存。而PHP7可以直接使用栈内存。PHP代码中创建的变量也进行了优化，PHP7直接在栈内存上预分配zval。这样节约了大量内存分配和内存管理的操作。

PHP5

zval *val; MAKE_STD_ZVAL(val);

 

PHP7

zval val;

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

PHP7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。PHP中array是核心数据结构，PHP程序中往往都有大量的$array[$key]操作，虽然hashtable查找的时间复杂度是O(1)，但$key要转为hash值是要经过计算的。不仅仅是array操作，实际上PHP底层对于类属性、类方法、函数，访问时都要先通过hashtable查找到对应的指针，再执行对应的操作。PHP7之前Zend引擎会有大量的CPU时间用于计算hash值。

实际上PHP程序运行起来之后，大部分情况下$key的值都是不变的。PHP7干脆将这个hash值保存起来，下次直接使用，这样就节省了大量的hash计算操作，PHP的hashtable与C数

组的性能一致。

 

 

从实际项目进行callgrind性能分析，会发现alloc和hash 2项操作就占用了相当大比例的CPU时间。PHP7优化之后这2项操作占用的CPU时间降低了非常多。（注：zend_hash仍然占12%，因为整体CPU降低了，所以总的耗时降低了不少）

 

 

三 hashtable桶内直接存数据

PHP5的hashtable每个元素都是一个 Bucket *，而PHP7直接存Bucket，减少了内存申请次数，提升了Cache命中率和内存访问速度。

四 zend_parse_parameters改为宏实现

PHP的C扩展函数与PHP中的变量进行参数输入时，要使用zend_parse_parameters()函数，这个函数根据一个字符串参数找到对应PHP的zval指针，然后进行赋值。 这个函数实际上有一定的性能消耗。PHP7直接使用宏替换了zend_parse_parameters函数，C扩展中不再需要使用zend_parse_parameters进行逐个参数的查找，宏展开后自动会实现参数赋值。仅此一项就提升了5%的性能。

五 新增加4种OPCODE

很多PHP程序中会大量使用call_user_function, is_int/string/array,  strlen , defined 函数。PHP5 都是以扩展函数的方式提供，PHP7中这4类函数改成ZendVM的OPCODE指令，执行更快。

六 其他更多优化

除了上面5个主要优化点之外，PHP7还有其他更多的细节性能优化。如基础类型int、float、bool等改为直接进行值拷贝，排序算法改进，PCRE with JIT，execute_data和opline使用全局寄存器等等。PHP7对性能的优化会继续进行下去。

PHP7-alpha相比PHP5.6性能提升了近3倍。下面是WordPress在PHP7上的表现：

 

PHP7的新特性

除了性能优化外，PHP7新增加了2项重要的新特性。

1. 变量类型

PHP7版本函数的参数和返回值增加了类型限定。为什么PHP要加入类型，实际上此项特性是为了PHP7.1版本的JIT特性做准备，增加类型后PHP JIT可以准确判断变量类型，生成最佳的机器指令。

function test(int $a, string $b, array $c) : int {
　　//code
}

2. 错误异常

PHP程序出错后过去Zend引擎会发生致命错误并终止程序运行，PHP7可以使用try/catch捕获错误。底层使用Exeception代替了Fatal Error。这个特性表示PHP语言正在向一个更加规范的方向发展。应用层与底层在错误抛出的方式全部统一为异常。

try {
　　non_exists_func();
} catch (EngineException $e) {
　　echo "Exception: {$e->getMessage()}\\n";
}

3. 匿名类

$test = new class("Hello World") {
　　public function __construct($greeting) {
    　　$this->greeting = $greeting;
　　}
};

PHP7与JIT

最初PHP7性能优化的方向并不是以上所讲的，而是JIT。JIT是just in time的缩写，表示运行时将指令转为二进制机器码。Java语言的JVM引擎底层就是使用JIT将Java字节码编译为二进制机器码执行。PHP7开发过程中有一个中间版本是基于JIT，后来开发组发现使用JIT后，对于实际项目并没有有太大的性能提升，所以PHP7最终放弃了JIT方案，PHP7.0-final版本不会携带JIT特性。

但如果是密集计算类程序就不同了，使用JIT将PHP OpCode编译为机器码，运算的性能会大幅提升。PHP官方开发组在2014年底重启了JIT的开发工作。