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百度工程師講PHP函數(shù)的實(shí)現(xiàn)原理及性能分析
類方法
類方法其執(zhí)行原理和用戶函數(shù)是相同的，也是翻譯成opcodes順次調(diào)用。類的實(shí)現(xiàn)，zend用一個(gè)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)zend_class_entry來(lái)實(shí)現(xiàn)，里面保存了類相關(guān)的一些基本信息。這個(gè)entry是在php編譯的時(shí)候就已經(jīng)處理完成。
在 zend_function的common中，有一個(gè)成員叫做scope，其指向的就是當(dāng)前方法對(duì)應(yīng)類的zend_class_entry。關(guān)于php中面向?qū)ο蟮膶?shí)現(xiàn)，這里就不在做更詳細(xì)的介紹，今后將專門寫一篇文章來(lái)詳述php中面向?qū)ο蟮膶?shí)現(xiàn)原理。就函數(shù)這一塊來(lái)說(shuō)，method實(shí)現(xiàn)原理和 function完全相同，理論上其性能也差不多，后面我們將做詳細(xì)的性能對(duì)比。
性能對(duì)比
函數(shù)名長(zhǎng)度對(duì)性能的影響
》》測(cè)試方法 對(duì)名字長(zhǎng)度為1、2、4、8、16的函數(shù)進(jìn)行比較，測(cè)試比較它們每秒可執(zhí)行次數(shù)，確定函數(shù)名長(zhǎng)度對(duì)性能的影 響
》》測(cè)試結(jié)果如下圖
》》結(jié)果分析
從圖上可以看出，函數(shù)名的長(zhǎng)度對(duì)性能還是會(huì)有一定的影響。一個(gè)長(zhǎng)度為1的函數(shù)和長(zhǎng)度為16的 空函數(shù)調(diào)用 ，其性能差了1倍。分析一下源碼不難找到原因，如前面敘述所說(shuō)，函數(shù)調(diào)用的時(shí)候zend會(huì)先在一個(gè)全局的funtion_table中通過(guò)函數(shù)名查詢相關(guān)信息，function_table是一個(gè)哈希表。必然的，名字越長(zhǎng)查詢所需要的時(shí)間就越多。 因此，在實(shí)際編寫程序的時(shí)候，對(duì)多次調(diào)用的函數(shù)，名字建議不要太長(zhǎng)。
雖然函數(shù)名長(zhǎng)度對(duì)性能有一定影響，但具體有多大呢?這個(gè)問(wèn)題應(yīng)該還是需要結(jié)合實(shí)際情況來(lái)考慮，如果一個(gè)函數(shù)本身比較復(fù)雜的話，那么對(duì)整體的性能影響并不大。一個(gè)建議是對(duì)于那些會(huì)調(diào)用很多次，本身功能又比較簡(jiǎn)單的函數(shù)，可以適當(dāng)取一些言簡(jiǎn)意賅的名字。
函數(shù)個(gè)數(shù)對(duì)性能的影響
》》測(cè)試方法
在以下三種環(huán)境下進(jìn)行函數(shù)調(diào)用測(cè)試，分析結(jié)果:1.程序僅包含1個(gè)函數(shù) 2.程序包含100個(gè)函數(shù) 3.程序包含1000個(gè)函數(shù)。測(cè)試這三種情況下每秒所能調(diào)用的函數(shù)次數(shù)
》》測(cè)試結(jié)果如下圖
》》結(jié)果分析
從測(cè)試結(jié)果可以看出，這三種情況下性能幾乎相同，函數(shù)個(gè)數(shù)增加時(shí)性能下降微乎其微，可以忽略。從實(shí)現(xiàn)原理分析，幾種實(shí)現(xiàn)下唯一的區(qū)別在于函數(shù)獲取的部分。如前文所述，所有的函數(shù)都放在一個(gè)hash表中，在不同個(gè)數(shù)下查找效率都應(yīng)該還是接近于O(1)，所以性能差距不大。
不同類型函數(shù)調(diào)用消耗
》》測(cè)試方法
選取用戶函數(shù)、類方法、靜態(tài)方法、內(nèi)置函數(shù)各一種，函數(shù)本身不做任何事情，直接返回，主要測(cè)試空函數(shù)調(diào)用的消耗。測(cè)試結(jié)果為每秒可執(zhí)行次數(shù) 測(cè)試中為去除其他影響，所有函數(shù)名字長(zhǎng)度相同
》》測(cè)試結(jié)果如下圖
》》結(jié)果分析
通過(guò)測(cè)試結(jié)果可以看到，對(duì)于用戶自己編寫的php函數(shù)，不管是哪種類型，其效率是差不多的，均在280w/s左右。如我們預(yù)期，即使是空調(diào)，內(nèi)置函數(shù)其效率也要高很多，達(dá)到780w/s，是前者是3倍。可見(jiàn)，內(nèi)置函數(shù)調(diào)用的開(kāi)銷還是遠(yuǎn)低于用戶函數(shù)。從前面原理分析可知主要差距在于用戶函數(shù)調(diào)用時(shí)初始化符號(hào)表、接收參數(shù)等操作。
內(nèi)置函數(shù)和用戶函數(shù)性能對(duì)比
》》測(cè)試方法
內(nèi)置函數(shù)和用戶函數(shù)的性能對(duì)比，這里我們選取幾個(gè)常用的函數(shù)，然后用php實(shí)現(xiàn)相同功能的函數(shù)進(jìn)行一下性能對(duì)比。測(cè)試中，我們選取字符串、數(shù)學(xué)、數(shù)組中各一個(gè)典型進(jìn)行對(duì)比，這幾個(gè)函數(shù)分別是字符串截取(substr)、10進(jìn)制轉(zhuǎn)2進(jìn)制(decbin)、求最小值(min)和返回?cái)?shù)組中的所以 key(array_keys)。
》》測(cè)試結(jié)果如下圖
》》結(jié)果分析
從測(cè)試結(jié)果可以看出，如我們預(yù)期，內(nèi)置函數(shù)在總體性能上遠(yuǎn)高于普通用戶函數(shù)。尤其對(duì)于涉及到字符串類操作的函數(shù)，差距達(dá)到了1個(gè)數(shù)量級(jí)。因此，函數(shù)使用的一個(gè)原則就是如果某功能有相應(yīng)的內(nèi)置函數(shù)，盡量使用它而不是自己編寫php函數(shù)。對(duì)于一些涉及到大量字符串操作的功能，為提高性能，可以考慮用擴(kuò)展來(lái)實(shí)現(xiàn)。比如常見(jiàn)的富文本過(guò)濾等。
和C函數(shù)性能對(duì)比
》》測(cè)試方法
我們選取字符串操作和算術(shù)運(yùn)算各3種函數(shù)進(jìn)行比對(duì)，php用擴(kuò)展實(shí)現(xiàn)。三種函數(shù)是簡(jiǎn)單的一次算法運(yùn)算、字符串比較和多次的算法運(yùn)算。除了本身的兩類函數(shù)外，還會(huì)測(cè)試將函數(shù)空調(diào)開(kāi)銷去掉后的性能，一方面比對(duì)一下兩種函數(shù)(c和php內(nèi)置)本身的性能差異，另外就是側(cè)面印證空調(diào)函數(shù)的消耗 測(cè)試點(diǎn)為執(zhí)行10w次操作的時(shí)間消耗
》》測(cè)試結(jié)果如下圖
》》結(jié)果分析
內(nèi)置函數(shù)和C函數(shù)的開(kāi)銷在去掉php函數(shù)空調(diào)用的影響后差距較小，隨著函數(shù)功能越來(lái)越復(fù)雜，雙方性能趨近于相同。這個(gè)從之前的函數(shù)實(shí)現(xiàn)分析中也容易得到論證，畢竟內(nèi)置函數(shù)就是C實(shí)現(xiàn)的。函數(shù)功能越復(fù)雜，c和php的性能差距越小 相對(duì)c來(lái)說(shuō)，php函數(shù)調(diào)用的開(kāi)銷大很多，對(duì)于簡(jiǎn)單函數(shù)來(lái)說(shuō)性能還是有一定影響。因此php中函數(shù)不宜嵌套封裝太深。
偽函數(shù)及其性能
在php中，有這樣一些函數(shù)，它們?cè)谑褂蒙鲜菢?biāo)準(zhǔn)的函數(shù)用法，但底層實(shí)現(xiàn)卻和真正函數(shù)調(diào)用完全不同，這些函數(shù)不屬于前文提到的三種function中的任何一類，其實(shí)質(zhì)是一條單獨(dú)的opcode，這里估且叫做偽函數(shù)或者指令函數(shù)。
如上所說(shuō)，偽函數(shù)使用起來(lái)和標(biāo)準(zhǔn)的函數(shù)并無(wú)二致，看起來(lái)具有相同的特征。但是他們最終執(zhí)行的時(shí)候是被zend反映成了一條對(duì)應(yīng)的指令(opcode)來(lái)調(diào)用，因此其實(shí)現(xiàn)更接近于if、 for、算術(shù)運(yùn)算等操作。
》》php中的偽函數(shù)
isset
empty
unset
eval
通過(guò)上面的介紹可以看出，偽函數(shù)由于被直接翻譯成指令來(lái)執(zhí)行，和普通函數(shù)相比少了一次函數(shù)調(diào)用所帶來(lái)的開(kāi)銷，因此性能會(huì)更好一些。我們通過(guò)如下測(cè)試來(lái)做一個(gè)對(duì)比。 Array_key_exists和isset兩者都可以判斷數(shù)組中某個(gè)key是否存在，看一下他們的性能
從圖上可以看出，和 array_key_exists相比，isset性能要高出很多，基本是前者的4倍左右，而即使是和空函數(shù)調(diào)用相比，其性能也要高出1倍左右。由此也側(cè)面印證再次說(shuō)明了php函數(shù)調(diào)用的開(kāi)銷還是比較大的。
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