PHP协程入门详解

Posted 2020-12-26 xiaoxlm

 概念

咱们知道多进程和多线程是实现并发的有效方式。但多进程的上下文切换资源开销太大；多线程开销相比要小很多，也是现在主流的做法，但其的控制权在内核，从而使用户(程序员)失去了对代码的控制，而且线程的上下文切换也是有一定开销的。 这时为了解决以上问题，"协程"(coroutine)的概念就产生了。你可以将协程理解为更轻量级的线程。这种线程叫做“用户空间线程“。协程，有下面两个特点：

1. 协同。因为是由程序员自己写的调度策略，其通过协作而不是抢占来进行切换
2. 在用户态完成创建，切换和销毁

php对协程的支持是在迭代生成器的基础上, 增加了可以回送数据给生成器的功能(调用者发送数据给被调用的生成器函数)。 这就把生成器到调用者的单向通信转变为两者之间的双向通信。

 

迭代器

迭代器的概念这里就不赘述了。下面看看我们自己实现的一个迭代器。

 1 class MyIterator implements Iterator
 2 {
 3     private $var = array();
 4 
 5     public function __construct($array)
 6     {
 7         if (is_array($array)) {
 8             $this->var = $array;
 9         }
10     }
11 
12     public function rewind() {   // 第一次迭代时候会执行(或调用该方法的时候)，后面的迭代将不会执行。
13         echo "rewinding
";
14         reset($this->var);  
15     }
16 
17     public function current() {
18         $var = current($this->var);
19         echo "current: $var
";
20         return $var;
21     }
22 
23     public function key() {
24         $var = key($this->var);
25         echo "key: $var
";
26         return $var;
27     }
28 
29     public function next() {    // 最后执行，就是执行完下面sleep(2)后再执行。(执行了next本次迭代才算结束)
30         $var = next($this->var);
31         echo "next: $var
";
32         return $var;
33     }
34 
35     public function valid() {      // 当valid返回false的时候迭代结束
36         $var = $this->current() !== false;
37         echo "valid: {$var}
";
38         return $var;
39     }
40 }
41 
42 $values = array(1,2,3,4);
43 $it = new MyIterator($values);
44 
45 foreach ($it as $a => $b) { // 进行迭代(每次迭代，会依次执行以下方法: rewind(特别之处见上面解释), valid, current, key, next)
46     print "=====
";
47     sleep(2);
48 }

输出：

rewinding
current: 1  // 因为valid里面调用了current, 这里current出来一次
valid: 1
current: 1
key: 0
=====
next: 2
current: 2
valid: 1
current: 2
key: 1
=====
next: 3
current: 3
valid: 1
current: 3
key: 2
=====
next: 4
current: 4
valid: 1
current: 4
key: 3
=====
next: 
current: 
valid:    // valid返回false，迭代结束

 

生成器

有了yeild的方法就是一个生成器(生成器实现了Iterator接口,即一个生成器有迭代器的特点)。生成器的实现如下:

 1 function xrange($start, $end, $step = 1) {
 2     for ($i = $start; $i <= $end; $i += $step) {
 3         echo $i . "
";
 4         yield;
 5     }
 6 }
 7 
 8 // foreach方式
 9 foreach (xrange(1, 10) as $num) {
10     
11 }
12 
13 $gene = xrange(1, 10); // gene就是一个生成器对象
14 // current
15 $gene->current();  // 打印1
16 // next
17 $gene->next();
18 $gene->current()  // 打印2

输出：

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
1
2

生成器各方法详解可看文档: http://php.net/manual/zh/class.generator.php

注意:

生成器不能像函数一样直接调用，调用方法如下:

1. foreach他

2. send($value)  

3. current / next...

 

yield

yield的语法很灵活，我们用下面的例子，让大家能明白yield语法的使用。

用例1: 让出cpu执行权

 1 function task1 () {
 2 for ($i = 1; $i <= 10; ++$i) {
 3         echo "This is task 1 iteration $i.
";
 4         yield;// 遇到yield就会主动让出CPU的执行权;
 5     }
 6 }
 7 
 8 $a = task1(); 
 9 $a->current(); // 执行第一次迭代
10 $a->send(1);  // 唤醒当时让出CPU执行权的yield

输出：

This is task 1 iteration 1.
This is task 1 iteration 2.

用例2: yield的返回

 1 // yield返回
 2 function task2 () {
 3     for ($i = 1; $i <= 10; ++$i) {
 4             echo "This is task 2 iteration $i.
";
 5             yield "lm$i";  // 遇到yield就会主动让出CPU的执行权,for暂停执行, 然后返回"lm"。放在yield后面的值就是返回值
 6         }
 7 }
 8 
 9 $a = task2(); 
10 $res = $a->current();  // 第一次迭代, 遇到yield返回
11 var_dump($res);  
12 $res = $a->send(1);  // 唤醒yield, for继续执行，遇到yield返回。
13 var_dump($res); 

输出：

This is task 2 iteration 1.
string(3) "lm1"
This is task 2 iteration 2.
string(3) "lm2"

用例3: yield接收值

 1 function task3 () {
 2     for ($i = 1; $i <= 10; ++$i) {
 3             echo "This is task 3 iteration $i.
";
 4             $getValue = yield;// 遇到yield就会主动让出CPU的执行权;send后，将send值赋值给getValue
 5             echo $getValue . " ";
 6         }
 7 }
 8 
 9 $a = task3(); 
10 $a->current();
11 $a->send("aa");  // 唤醒yield，并将"aa"值赋值给$getValue变量

输出：

This is task 3 iteration 1.
aa This is task 3 iteration 2.  

用例4: yeild接收和返回写在一起

function task4 () {
    for ($i = 1; $i <= 10; ++$i) {
        echo "This is task 4 iteration $i.
";
        $ret = yield "lm$i";  // yield, 然后返回lm$i； 当send时，将send过来的值赋值给$ret；
        echo $ret;
    }
}

$a = task4(); 
var_dump($a->current());     // 返回lm1
var_dump($a->send("hhh "));  // 先唤醒yield, 将"hhh "赋值给$ret，再返回lm2
var_dump($a->send("www "));  // 先唤醒yield, 将"www "赋值给$ret，再返回lm3

输出：

This is task 4 iteration 1.
string(3) "lm1"
hhh This is task 4 iteration 2.
string(3) "lm2"
www This is task 4 iteration 3.
string(3) "lm3"

 

结语:

如果你有看过鸟哥的这篇文章http://www.laruence.com/2015/05/28/3038.html，应该对协程有个深刻的认识。但里面内容更适合中高级PHP工程师看，而且还得具备一定的操作系统的知识，所以我在此基础上用更通俗的方式，阐明一下PHP的协程概念。协程很强大的功能但相对比较复杂, 也比较难被理解。个人目前还没有遇到合适的场景来使用PHP协程，不过我猜测，由于可以在用户层面实现多并发，所以多用于CLI模式下的web服务开发，比如Golang的goroutine并不是线程，而是协程。还有yield有双向通信的功能，所以还可以实现异步服务，但需要自己写调度器，比如鸟哥这篇博客里面的非阻塞IOweb服务器就是靠协程实现异步了实现的。 

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