- 相關(guān)推薦
PHP底層的運行機(jī)制與原理
PHP說簡單，但是要精通也不是一件簡單的事。我們除了會使用之外，還得知道它底層的工作原理。就跟隨百分網(wǎng)小編一起去了解下吧，想了解更多相關(guān)信息請持續(xù)關(guān)注我們應(yīng)屆畢業(yè)生考試網(wǎng)!
PHP是一種適用于web開發(fā)的動態(tài)語言。具體點說，就是一個用C語言實現(xiàn)包含大量組件的軟件框架。更狹義點看，可以把它認(rèn)為是一個強(qiáng)大的UI框架。
了解PHP底層實現(xiàn)的目的是什么?動態(tài)語言要像用好首先得了解它，內(nèi)存管理、框架模型值得我們借鑒，通過擴(kuò)展開發(fā)實現(xiàn)更多更強(qiáng)大的功能，優(yōu)化我們程序的性能。
1.PHP的設(shè)計理念及特點
多進(jìn)程模型：由于PHP是多進(jìn)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(wù)造成影響，當(dāng)然，隨著時代發(fā)展，PHP也早已支持多線程模型。
弱類型語言：和C/C++、Java、C#等語言不同，PHP是一門弱類型語言。一個變量的類型并不是一開始就確定不變，運行中才會確定并可能發(fā)生隱式或顯式的類型轉(zhuǎn)換，這種機(jī)制的靈活性在web開發(fā)中非常方便、高效，具體會在后面PHP變量中詳述。
引擎(Zend)+組件(ext)的模式降低內(nèi)部耦合。
中間層(sapi)隔絕web server和PHP。
語法簡單靈活，沒有太多規(guī)范。缺點導(dǎo)致風(fēng)格混雜，但再差的程序員也不會寫出太離譜危害全局的程序。
2.PHP的四層體系
PHP的核心架構(gòu)如下圖：
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(xiàn)，是PHP的內(nèi)核部分，它將PHP代碼翻譯(詞法、語法解析等一系列編譯過程)為可執(zhí)行opcode的處理并實現(xiàn)相應(yīng)的處理方法、實現(xiàn)了基本的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)(如hashtable、oo)、內(nèi)存分配及管理、提供了相應(yīng)的api方法供外部調(diào)用，是一切的核心，所有的外圍功能均圍繞Zend實現(xiàn)。
Extensions：圍繞著Zend引擎，extensions通過組件式的方式提供各種基礎(chǔ)服務(wù)，我們常見的各種內(nèi)置函數(shù)(如array系列)、標(biāo)準(zhǔn)庫等都是通過extension來實現(xiàn)，用戶也可以根據(jù)需要實現(xiàn)自己的extension以達(dá)到功能擴(kuò)展、性能優(yōu)化等目的(如貼吧正在使用的PHP中間層、富文本解析就是extension的典型應(yīng)用)。
Sapi：Sapi全稱是Server Application Programming Interface，也就是服務(wù)端應(yīng)用編程接口，Sapi通過一系列鉤子函數(shù)，使得PHP可以和外圍交互數(shù)據(jù)，這是PHP非常優(yōu)雅和成功的一個設(shè)計，通過sapi成功的將PHP本身和上層應(yīng)用解耦隔離，PHP可以不再考慮如何針對不同應(yīng)用進(jìn)行兼容，而應(yīng)用本身也可以針對自己的特點實現(xiàn)不同的處理方式。
上層應(yīng)用：這就是我們平時編寫的PHP程序，通過不同的sapi方式得到各種各樣的應(yīng)用模式，如通過webserver實現(xiàn)web應(yīng)用、在命令行下以腳本方式運行等等。
如果PHP是一輛車，那么車的框架就是PHP本身，Zend是車的引擎(發(fā)動機(jī))，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程序的執(zhí)行就是汽車跑在公路上。因此，我們需要：性能優(yōu)異的引擎+合適的車輪+正確的跑道。
3.Sapi
如前所述，Sapi通過通過一系列的接口，使得外部應(yīng)用可以和PHP交換數(shù)據(jù)并可以根據(jù)不同應(yīng)用特點實現(xiàn)特定的處理方法。
我們常見的一些sapi有：
apache2handler：這是以apache作為webserver，采用mod_PHP模式運行時候的處理方式，也是現(xiàn)在應(yīng)用最廣泛的一種。
cgi：這是webserver和PHP直接的另一種交互方式，也就是大名鼎鼎的fastcgi協(xié)議，在最近今年fastcgi+PHP得到越來越多的應(yīng)用，也是異步webserver所唯一支持的方式。
cli：命令行調(diào)用的應(yīng)用模式。
4.PHP的執(zhí)行流程&opcode
我們先來看看PHP代碼的執(zhí)行所經(jīng)過的流程。
從圖上可以看到，PHP實現(xiàn)了一個典型的動態(tài)語言執(zhí)行過程：拿到一段代碼后，經(jīng)過詞法解析、語法解析等階段后，源程序會被翻譯成一個個指令(opcodes)，然后ZEND虛擬機(jī)順次執(zhí)行這些指令完成操作。PHP本身是用C實現(xiàn)的，因此最終調(diào)用的也都是C的函數(shù)，實際上，我們可以把PHP看做是一個C開發(fā)的軟件。
PHP的執(zhí)行的核心是翻譯出來的一條一條指令，也即opcode。
Opcode是PHP程序執(zhí)行的最基本單位。一個opcode由兩個參數(shù)(op1,op2)、返回值和處理函數(shù)組成。PHP程序最終被翻譯為一組opcode處理函數(shù)的順序執(zhí)行。
常見的幾個處理函數(shù)：
ZEND_ASSIGN_SPEC_CV_CV_HANDLER : 變量分配 ($a=$b)ZEND_DO_FCALL_BY_NAME_SPEC_HANDLER：函數(shù)調(diào)用ZEND_CONCAT_SPEC_CV_CV_HANDLER：字符串拼接 $a.$bZEND_ADD_SPEC_CV_CONST_HANDLER: 加法運算 $a+2ZEND_IS_EQUAL_SPEC_CV_CONST：判斷相等 $a==1ZEND_IS_IDENTICAL_SPEC_CV_CONST：判斷相等 $a===1
5. HashTable — 核心數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)
HashTable是zend的核心數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，在PHP里面幾乎并用來實現(xiàn)所有常見功能，我們知道的PHP數(shù)組即是其典型應(yīng)用，此外，在zend內(nèi)部，如函數(shù)符號表、全局變量等也都是基于hash table來實現(xiàn)。
PHP的hash table具有如下特點：
支持典型的key->value查詢
可以當(dāng)做數(shù)組使用
添加、刪除節(jié)點是O(1)復(fù)雜度
key支持混合類型：同時存在關(guān)聯(lián)數(shù)組合索引數(shù)組
Value支持混合類型：array (“string”,2332)
支持線性遍歷：如foreach
Zend hash table實現(xiàn)了典型的hash表散列結(jié)構(gòu)，同時通過附加一個雙向鏈表，提供了正向、反向遍歷數(shù)組的功能。其結(jié)構(gòu)如下圖：
可以看到，在hash table中既有key->value形式的散列結(jié)構(gòu)，也有雙向鏈表模式，使得它能夠非常方便的支持快速查找和線性遍歷。
散列結(jié)構(gòu)：Zend的散列結(jié)構(gòu)是典型的hash表模型，通過鏈表的方式來解決沖突。需要注意的是zend的hash table是一個自增長的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，當(dāng)hash表數(shù)目滿了之后，其本身會動態(tài)以2倍的方式擴(kuò)容并重新元素位置。初始大小均為8。另外，在進(jìn)行key->value快速查找時候，zend本身還做了一些優(yōu)化，通過空間換時間的方式加快速度。比如在每個元素中都會用一個變量nKeyLength標(biāo)識key的長度以作快速判定。
雙向鏈表：Zend hash table通過一個鏈表結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)了元素的線性遍歷。理論上，做遍歷使用單向鏈表就夠了，之所以使用雙向鏈表，主要目的是為了快速刪除，避免遍歷。Zend hash table是一種復(fù)合型的結(jié)構(gòu)，作為數(shù)組使用時，即支持常見的關(guān)聯(lián)數(shù)組也能夠作為順序索引數(shù)字來使用，甚至允許2者的混合。
PHP關(guān)聯(lián)數(shù)組：關(guān)聯(lián)數(shù)組是典型的hash_table應(yīng)用。一次查詢過程經(jīng)過如下幾步(從代碼可以看出，這是一個常見的hash查詢過程并增加一些快速判定加速查找。)：
getKeyHashValue h;index = n & nTableMask;Bucket *p = arBucket[index];while (p) { if ((p->h == h) & (p->nKeyLength == nKeyLength)) { RETURN p->data; } p=p->next;}RETURN FALTURE;
PHP索引數(shù)組：索引數(shù)組就是我們常見的數(shù)組，通過下標(biāo)訪問。例如 $arr[0]，Zend HashTable內(nèi)部進(jìn)行了歸一化處理，對于index類型key同樣分配了hash值和nKeyLength(為0)。內(nèi)部成員變量nNextFreeElement就是當(dāng)前分配到的最大id，每次push后自動加一。正是這種歸一化處理，PHP才能夠?qū)崿F(xiàn)關(guān)聯(lián)和非關(guān)聯(lián)的混合。由于push操作的特殊性，索引key在PHP數(shù)組中先后順序并不是通過下標(biāo)大小來決定，而是由push的先后決定。例如 $arr[1] = 2; $arr[2] = 3;對于double類型的key，Zend HashTable會將他當(dāng)做索引key處理
6. PHP變量
PHP是一門弱類型語言，本身不嚴(yán)格區(qū)分變量的類型。PHP在變量申明的時候不需要指定類型。PHP在程序運行期間可能進(jìn)行變量類型的隱示轉(zhuǎn)換。和其他強(qiáng)類型語言一樣，程序中也可以進(jìn)行顯示的類型轉(zhuǎn)換。PHP變量可以分為簡單類型(int、string、bool)、集合類型(array resource object)和常量(const)。以上所有的變量在底層都是同一種結(jié)構(gòu) zval。
【PHP底層的運行機(jī)制與原理】相關(guān)文章：
PHP簡單的分頁過程與原理03-30
C語言的底層操作06-03
php學(xué)習(xí)之php配置07-15
php正則去掉php注釋07-30
什么是PHP PHP與ASP比較03-11
PHP的漏洞-如何防止PHP漏洞12-27