PHP7新特性及优化
PHP7新特性及优化
1. 概述
php7.x增加的新特性介绍可以参考这里：
php7.x版本系列相比之前的php的版本提交性能提高了不少，下图是wordpress在不同php版本下的压力测试表现。
这里面其中的一些主要改变是性能提高的关键，主要有以下内容。
2. zval使用栈内存
可参考: 深入理解PHP7内核之zval
在zend引擎和扩展中，经常要创建php变量，其底层就是一个zval指针，之前的php版本都是通过MAKE_STD_ZVAL动态的从堆内存上分配一个zval内存。而php7直接使用栈内存，好处是少了一次内存分配。php程序中回大量创建变量，所以php7会在栈上预分配一块内存来存放这些zval，来节省大量的内存分配和管理操作。
php5
zval *val ; MAKE_STD_ZVAL(val)
php7
zval val;
3. zend_string存储hash值
zend_string存储hash值，array查询不再需要重复计算hash
数组是php比较重要的数据结构，php程序中会有大量的array关联查询，虽然hashtable查找的复杂度是O（1），但是key的值每次要转化成一个hash值，需要用一个复杂的hash函数去计算的，这样就会占用cpu时间，不过不光数组，在php底层很多地方都会用到hashtable，比如类的属性方法函数等。其实php程序运行起来大部分key的值是不变的，所以php7就保存了这些hash值下次直接使用，那么php7就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，数据键值查找不再反复需要计算hash值。为了优化数组的键值查找。
上图代码中 zend_ulong h；就是存储hash值。
4. hashtable桶内直接存放数据
可参考: 深入理解PHP7内核之HashTable
hashtable桶内直接存放数据，减少了内存申请次数，顺便也提升了cache命中率和访问速度。因为指针不是连续的是分布在不同的内存页上，如果读取第一个或者第三个桶，它们的数据可能会在两个页上。
php7之前
数据存放是在上图arBuckets这个结构体上，存放了一些bucket * 指针，指针上就是对应了一些数据。php7对这些做了一些改进，如下图。
php7
php7将之前arBuckets改成了上图中的arData，而这个arData直接就是一个大块内存，这个内存上面就是一个个桶bucket，这样的好处就是每次数据就不需要动态去申请内存。
5. zend_parse_parameters改为宏实现，性能提升15%。
6. 新增加4种opcode
call_user_function(),is_int(),is_string(),is_array(),strlen(),defined() 4个函数变为php opcode指令，速度更快。
7. AST（Abstract syntax tree）抽象语法树
可参考: 深入理解PHP原理之Opcodes
PHP7 的内核中有一个重要的变化是加入了 AST（Abstract syntax tree）抽象语法树，指代码在计算机内存的一种树状数据结构，树上的每个节点都表示源代码中的一种结构，便于计算机理解和解析。
在 PHP5系列版本中，从 php 脚本到 opcodes 的执行的过程如下：
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词法扫描分析（Lexing）：将源文件转换成 token 流；
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语法分析（Parsing）：生成 op arrays。
PHP7 中在语法分析阶段先生成 AST：
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词法扫描分析（Lexing）：将源文件转换成 token 流。
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语法分析（Parsing）：从 token 流生成抽象语法树。
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Compilation：从抽象语法树生成 op arrays。
这个表达式（$a)['b'] = 1 就会被解析成下图这样的一棵树结构
8.其他更多性能优化
如基础类型 float ， int ， bool等改成直接进行值拷贝。排序算法改进了，PCER with JIT , execute_data和opline使用全局寄存器，使用gdb4.8的PGO功能。
9. php7与JIT
最初HHVM退出一个很重要的特性就是JIT，JIT就是just in time的缩写，表示运行时候将指令转换成二进制机器码，我们知道C和C++是将源代码编译然后生成二进制机器码去执行的，而php，python等脚本语言是将源代码转换成中间指令然后在vm（虚拟机）上执行，另外java系语言他们使用的JVM引擎底层也是JIT，是将java的字节码编译成二进制的机器码去执行的。对于计算密集型的的程序，JIT可以将PHP的opcode直接转换成机器码，可以大幅度提升PHP性能。
不过PHP7.0-final版本中不会带有JIT特性的。
为什么php7版本没有使用JIT呢？
是因为php官方之前有个php中间版本是带有JIT的，后来php官方开发组使用JIT测试时候发现JIT对于实际项目的性能没有太大的性能提升，所以最终放弃使用JIT方案。但后来发现密集计算性的php程序使用JIT后性能还会大幅提升。
10. 总结
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存储变量的结构体变小，尽量使结构体里成员共用内存空间，减少引用，这样内存占用降低，变量的操作速度得到提升。
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字符串结构体的改变，字符串信息和数据本身原来是分成两个独立内存块存放，php7尽量将它们存入同一块内存，提升了cpu缓存命中率。
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数组结构的改变，数组元素和hash映射表在php5中会存入多个内存块，php7尽量将它们分配在同一块内存里，降低了内存占用、提升了cpu缓存命中率。
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改进了函数的调用机制，通过对参数传递环节的优化，减少一些指令操作，提高了执行效率。
