PHP7卓越性能背后的原理有哪些

发布网友 发布时间：2022-03-28 11:28

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热心网友 时间：2022-03-28 12:57

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。
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。