注：以下部分内容摘自 《PHP7 内核剖析》

与之前版本的区别

php7 相较于 php 5.x，号称性能得到了极大提升，从版本上看确实如此 :) 。那么，到底是哪些地方改变了呢。

  • 抽象语法树

在之前的版本，PHP 代码在语法解析阶段直接生成了 Zend VM 指令，也就是在 zend_languange_parser.y 中直接生成 opline 指令，这使得编译器与执行器耦合在了一起。

编译生成的指令供执行引擎使用，该指令是在语法解析时直接生成的，假如要把执行引擎换成别的，就需要修改 语法解析规则；或者如果 PHP 的语法规则变了，但对应的执行指令没有变化，那么也需要修改语法解析规则。

PHP7 中新增了抽象语法树，首先将 PHP 代码解析生成抽象语法树，然后将抽象语法树编译成 Zend VM 指令。抽象语法树的加入，使得 PHP 的编译器与执行器很好地隔离，编译器不需要关心指令的生成规则，执行器根可以根据自己的规则将抽象语法树编译成对应的指令，执行器同样不需要关心该指令的语法规则是什么样的。

  • Native TLS

PHP 5.x 提供的线程安全资源管理器，将全局资源进行了线程隔离，不同的线程之间互不干扰。使用全局的资源需要先获取本线程的资源池，这是个耗时的过程，因此 PHP 5.x 通过参数传递的方式降本线程的资源池传递给其他函数，避免重复查找。这种方式使得几乎所有的函数都需要加上接收资源池的参数，然后调用其他函数时，再把这个参数传递进去，容易遗漏，且不优雅。

PHP7 中使用 Naitve TLS(线程局部存储)来保护线程的资源池，简单地讲就是通过 _thread 标志一个全局变量，这样这个全局变量就不是线程独享的了，不同线程的修改不会互相影响。

  • 指定函数参数、返回值类型
1
2
3
4

// 参数必须为字符串，返回值必须是数组，否则会 error
function foo(string $name) : array {
	return [];
}
  • zval 结构的变化 —> 重点

zval 是 PHP 中很重要的结构，因为 PHP 动态、弱类型的特性，所以该结构是应用最普遍的结构之一。

PHP 5. x：

 1
 2
 3
 4
 5
 6
 7
 8
 9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24

struct _zval_struct {
	/* Variable information */
	zvalue_value value;  /* value 是个 union 结构体 用来适配不同的变量类型 */
	zend_unit refcount__gc; /* 引用计数器 */
	zend_uchar type; /* active type 也即值类型 	*/
	zend_uchar is_ref__gc; /* 表明该变量是否是地址引用 */ 
};

typedef union _zvalue_value {
	/* 不同精度的长整型 */
	long lval; // long value
	double dval; // double value
	
	struct {
		char *val;
		int len;
	} str;
	
	HashTable *ht; // hash table 类型的值
	
	zend_object_value obj;
	zend_ast *ast;
} zvalue_value;

其中，比较重要的是 refcount__gc，记录了变量的引用计数。引用计数是实现变量自动回收的基础，也就是记录一个变量有多少个地方在使用的一种机制。

PHP 5.x 的引用计数器是在 zval 中而不是在具体的 value 中，这样会导致变量复制时候，需要两个结构，也即，zval、zvalue_value 始终绑定在一起。

PHP7 将就引用计数器转移到了具体的 value 中。因为 zval 只是变量的载体，可以简单地认为是变量名，而 value 才是真正的值。这个改变使得 PHP 变量 之间的复制、传递更加简洁、易懂。除此之外，zval 结构的大小也从 24 byte 减少到 16 byte。这种结构体占用的减少，也是 PHP7 能够降低系统资源占用一个优化点所在。

  • 异常处理

PHP 5.x 很多操作会直接抛出 error，PHP7 则是将多数错误以 异常形式抛出，这样就可以使用 try-catch 进行捕捉。如：

1
2
3
4
5
6

<?php
try {
    test(); // 不存在的函数
} catch (Throwable $e) {
    echo "Catch exception: " . $e->getMessage() . PHP_EOL;
}
  • HashTable 的变化

HashTable 在 PHP 的内部实现里，使用非常频繁。如实现强大的 array()、函数符号表、类符号表、常量符号表等。

PHP7 优化了 HashTable 的结构，使其大小从 72 byte 减小至 32 byte。

  • 执行器

execute_data、opline 采用寄存器变量存储，执行器的调度函数为 execute_ex()。这个函数负责执行 PHP 代码编译生成的 Zend VM 指令。在执行期间会频繁用到上述两个变量。

在 PHP 5.x 中，这两个变量是由 execute_ex() 通过参数传递给各指令 handler 的。

在 PHP7 中，不再采用参数传递方式，而是将 execute_data、opline 通过寄存器进行存储，避免了传参导致的频繁出入栈操作。同时，寄存器相比内存的访问速度更快。

这个优化使得 PHP7 的性能有了 5% 左右的提升。

  • 新的参数解析方式

PHP 5.x 通过 zend_parse_parameters() 解析函数的参数，PHP7 提供了另一种方式（更快的解析参数），且保留了原方式。