PHP性能优化利器：生成器 yield理解

Posted 2020-11-26 Json159

优点

直接讲概念估计你听完还是一头雾水，所以我们先来说说优点，也许能勾起你的兴趣。那么生成器有哪些优点，如下：

• 生成器会对php应用的性能有非常大的影响
• PHP代码运行时节省大量的内存
• 比较适合计算大量的数据

那么，这些神奇的功能究竟是如何做到的？我们先来举个例子。

概念引入

首先，放下生成器概念的包袱，来看一个简单的PHP函数：

 1 <?php
 2 
 3 function createRange($number){
 4     $data = [];
 5     for($i=0;$i<$number;$i++){
 6         $data[] = time();
 7     }
 8     return $data;
 9 }
10 echo "起始时间：".date(\'H:i:s\')."<br>";
11 $result = createRange(12345678); // 这里调用上面我们创建的函数
12 foreach($result as $value){
14     echo $value.\'<br />\';
15 }
16 echo "结束时间：".date(\'H:i:s\')."<br>";

如上代码我们得到的是一个什么样的结果呢！ 相信程序员们一看都明白，让我们上图看结果

 

 

 我们可以看到，内存超了，因为我们在调用 函数 createRange 的时候，计算机已经是将数据全部存储至内存中，然后进行遍历；下面我们再看 使用 生成器 yield 是什么样的结果

<?php

//function createRange($number){
//    $data = [];
//    for($i=0;$i<$number;$i++){
//        $data[] = time();
//    }
//    return $data;
//}
echo "起始时间：".date(\'H:i:s\')."<br>";
$result = createRange(12345678); // 这里调用上面我们创建的函数
foreach($result as $value){
    echo $value.\'<br />\';
}
echo "结束时间：".date(\'H:i:s\')."<br>";
function createRange($number){
    for($i=0;$i<$number;$i++){
        yield time();
    }
}

大家可以先猜想一下会发生什么？ 加入你是设计者，你会想让其朝着怎样的方向发展呢？

 

 

 

 

想好了么？ 上图，看下是否与你所想有所出入！

 

 

 

 

为什么会发生这两种不一样的情况呢？ 接下来我们再来看一个有趣的事情：

<?php

function createRange($number){
    $data = [];
    for($i=0;$i<$number;$i++){
        $data[] = time();
    }
    return $data;
}
echo "起始时间：".date(\'H:i:s\')."<br>";
$result = createRange(10); // 这里调用上面我们创建的函数
foreach($result as $value){
    sleep(1);//这里停顿1秒，我们后续有用
    echo $value.\'<br />\';
}
echo "结束时间：".date(\'H:i:s\')."<br>";

与上个示例不同，我们把参数改小一点，改为 10 ，我们看下会发生什么？

 

 

 这个问题再次验证了什么？？  请大家动动你们的小脑瓜，想一想。

让我们再来看下使用 生成器 yield  会发生什么。

<?php

//function createRange($number){
//    $data = [];
//    for($i=0;$i<$number;$i++){
//        $data[] = time();
//    }
//    return $data;
//}
echo "起始时间：".date(\'H:i:s\')."<br>";
$result = createRange(10); // 这里调用上面我们创建的函数
foreach($result as $value){
    sleep(1);//这里停顿1秒，我们后续有用
    echo $value.\'<br />\';
}
echo "结束时间：".date(\'H:i:s\')."<br>";
function createRange($number){
    for($i=0;$i<$number;$i++){
        yield time();
    }
}

使用 生成器的代码如上，让我们看下结果是什么

 

 

这会有什么想法么？ 让我们来剖析一下，到底是怎么回事。

我们奇迹般的发现了，输出的值和第一次没有使用生成器的不一样。这里的值（时间戳）中间间隔了1秒。

这里的间隔一秒其实就是 sleep(1) 造成的后果。但是为什么第一次没有间隔？那是因为：

• 未使用生成器时： createRange 函数内的 for 循环结果被很快放到 $data 中，并且立即返回。所以， foreach 循环的是一个固定的数组。
• 使用生成器时： createRange 的值不是一次性快速生成，而是依赖于 foreach 循环。 foreach 循环一次， for 执行一次。

到这里，你应该对生成器有点儿头绪。

深入理解生成器

代码剖析

下面我们来对于刚刚的代码进行剖析。

 

function createRange($number){
    for($i=0;$i<$number;$i++){
        yield time();
    }
}

$result = createRange(10); // 这里调用上面我们创建的函数
foreach($result as $value){
    sleep(1);
    echo $value.\'<br />\';
}

我们来还原一下代码执行过程。

1. 首先调用 createRange 函数，传入参数10，但是 for 值执行了一次然后停止了，并且告诉 foreach 第一次循环可以用的值。
2.  foreach 开始对 $result 循环，进来首先 sleep(1) ，然后开始使用 for 给的一个值执行输出。
3.  foreach 准备第二次循环，开始第二次循环之前，它向 for 循环又请求了一次。
4.  for 循环于是又执行了一次，将生成的时间戳告诉 foreach .
5.  foreach 拿到第二个值，并且输出。由于 foreach 中 sleep(1) ，所以， for 循环延迟了1秒生成当前时间

所以，整个代码执行中，始终只有一个记录值参与循环，内存中也只有一条信息。

无论开始传入的 $number 有多大，由于并不会立即生成所有结果集，所以内存始终是一条循环的值。

概念理解

到这里，你应该已经大概理解什么是生成器了。下面我们来说下生成器原理。

首先明确一个概念：生成器yield关键字不是返回值，他的专业术语叫产出值，只是生成一个值

那么代码中 foreach 循环的是什么？其实是PHP在使用生成器的时候，会返回一个 Generator 类的对象。 foreach 可以对该对象进行迭代，每一次迭代，PHP会通过 Generator 实例计算出下一次需要迭代的值。这样 foreach 就知道下一次需要迭代的值了。

而且，在运行中 for 循环执行后，会立即停止。等待 foreach 下次循环时候再次和  for  索要下次的值的时候，循环才会再执行一次，然后立即再次停止。直到不满足条件不执行结束。

实际开发应用

很多PHP开发者不了解生成器，其实主要是不了解应用领域。那么，生成器在实际开发中有哪些应用？

读取超大文件

PHP开发很多时候都要读取大文件，比如csv文件、text文件，或者一些日志文件。这些文件如果很大，比如5个G。这时，直接一次性把所有的内容读取到内存中计算不太现实。

这里生成器就可以派上用场啦。简单看个例子：读取text文件

我们创建一个text文本文档，并在其中输入几行文字，示范读取。

<?php
header("content-type:text/html;charset=utf-8");
function readTxt()
{
    # code...
    $handle = fopen("./test.txt", \'rb\');

    while (feof($handle)===false) {
        # code...
        yield fgets($handle);
    }

    fclose($handle);
}

foreach (readTxt() as $key => $value) {
    # code...
    echo $value.\'<br />\';
}

 

 

通过上图的输出结果我们可以看出代码完全正常。

但是，背后的代码执行规则却一点儿也不一样。使用生成器读取文件，第一次读取了第一行，第二次读取了第二行，以此类推，每次被加载到内存中的文字只有一行，大大的减小了内存的使用。

这样，即使读取上G的文本也不用担心，完全可以像读取很小文件一样编写代码。

 百万级别的访问量

yield生成器是php5.5之后出现的，yield提供了一种更容易的方法来实现简单的迭代对象，相比较定义类实现 Iterator 接口的方式，性能开销和复杂性大大降低。

yield生成器允许你 在 foreach 代码块中写代码来迭代一组数据而不需要在内存中创建一个数组。

使用示例：

/** 
 * 计算平方数列 
 * @param $start 
 * @param $stop 
 * @return Generator 
 */  
function squares($start, $stop) {  
    if ($start < $stop) {  
        for ($i = $start; $i <= $stop; $i++) {  
            yield $i => $i * $i;  
        }  
    }  
    else {  
        for ($i = $start; $i >= $stop; $i--) {  
            yield $i => $i * $i; //迭代生成数组： 键=》值  
        }  
    }  
}  
foreach (squares(3, 15) as $n => $square) {  
    echo $n . ‘squared is‘ . $square . ‘<br>‘;  
}  
输出：  
    3 squared is 9  
    4 squared is 16  
    5 squared is 25  
    ...  

示例2：

/对某一数组进行加权处理  
$numbers = array(‘nike‘ => 200, ‘jordan‘ => 500, ‘adiads‘ => 800);  
  
//通常方法，如果是百万级别的访问量，这种方法会占用极大内存  
function rand_weight($numbers)  
{  
    $total = 0;  
    foreach ($numbers as $number => $weight) {  
        $total += $weight;  
        $distribution[$number] = $total;  
    }  
    $rand = mt_rand(0, $total-1);  
  
    foreach ($distribution as $num => $weight) {  
        if ($rand < $weight) return $num;  
    }  
}  
  
//改用yield生成器  
function mt_rand_weight($numbers) {  
    $total = 0;  
    foreach ($numbers as $number => $weight) {  
        $total += $weight;  
        yield $number => $total;  
    }  
}  
  
function mt_rand_generator($numbers)  
{  
    $total = array_sum($numbers);  
    $rand = mt_rand(0, $total -1);  
    foreach (mt_rand_weight($numbers) as $num => $weight) {  
        if ($rand < $weight) return $num;  
    }  
}