高性能 Web アプリケーション向けに PHP を最適化する

PHP は、その適応性、使いやすさ、広範なコミュニティ サポートにより、オンライン アプリケーションの作成に最も広く使用されているプログラミング言語の 1 つです。

アプリケーションが複雑になり、ユーザー数が増加するにつれて、シームレスなユーザー エクスペリエンスを保証するには、パフォーマンスの最適化が重要になります。

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Web アプリの速度が遅いと、コンバージョン率が低く、直帰率が高く、ユーザーに不快感を与える可能性があります。したがって、PHP の最適化はオンライン アプリケーションの成功に不可欠であり、単にパフォーマンスを向上させるだけではありません。

PHP コードとフレームワークを最大限に活用できるように、このブログでは、高パフォーマンスの Web アプリケーション向けに PHP を最適化するためのさまざまな方法とベスト プラクティスを検討します。

1. PHPを最新バージョンにアップグレードする

PHP のパフォーマンスは時間の経過とともに大幅に向上しました。セキュリティの向上、実行速度の高速化、メモリ管理の改善は、すべての新しいバージョンの機能です。現在古いバージョンで動作している PHP を最新の安定したバージョンに更新すると、アプリケーションの速度がすぐに改善されます。
たとえば、PHP 5.x と比較して、PHP 7.x では速度が大幅に向上しました。 PHP 8.0 と PHP 8.1 では、ジャストインタイム (JIT) コンパイルによりパフォーマンスがさらに向上し、実行速度が向上しました。

重要なポイント:

実行を高速化し、メモリ使用量を改善するには、PHP 8.0 または 8.1 にアップグレードします。これは、コードを書き直さずに PHP を最適化する最も簡単な方法の 1 つです。

2. OpCode キャッシュを活用する

OpCode キャッシュは、PHP の重要な最適化戦略の 1 つです。 PHP はインタープリタ型言語であるため、ファイルが要求されるたびに、実行前にファイルを解析して OpCode (バイトコード) にコンパイルする必要があります。特に大規模なアプリケーションの場合、この手順によりパフォーマンスが低下する可能性があります。

これは、OPcache などの OpCode キャッシュを使用することで解決できる可能性があります。 PHP にはバージョン 5.5 から OPcache が組み込まれており、コンパイルされたバイトコードをメモリにキャッシュすることで、リクエストごとにスクリプトを解析して再コンパイルする必要がなくなります。

重要なポイント:

PHP リクエストの応答時間を短縮するには、PHP 設定で OPcache を有効にします。

3. データベースクエリの最適化

PHP Web アプリは通常、データベースを使用して情報を保存および取得します。データベース クエリが遅いと、アプリケーションのパフォーマンスの障壁になりやすい可能性があります。こうした問い合わせに対する効率性を重視した最適化は、最優先事項である必要があります。

ベストプラクティス:

• プリペアド ステートメントの使用: プリペアド ステートメントはクエリ プランをキャッシュして、繰り返しのクエリを最適化し、SQL インジェクションを回避します。
• テーブルにインデックスを付ける: 特に巨大なデータセットを扱う場合、インデックスを作成することでクエリのパフォーマンスが向上します。
• データベース ヒットの削減: 可能な限り結果をキャッシュすることで、データベース リクエストの数を削減します。頻繁なクエリ結果は、Redis や Memcached などのキャッシュ システムを使用して保存できます。

重要なポイント:

データベース クエリを最適化し、インデックスとキャッシュ戦略を利用することで、アプリケーションの全体的なパフォーマンスを向上させます。

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4. 効率的なアルゴリズムとデータ構造を使用する

最速のハードウェアと最高のデータベース クエリを使用してもアプリケーションに遅れが生じる可能性がありますが、非効率なアルゴリズムやデータ構造では依然として問題が発生する可能性があります。データ アクセス、並べ替え、検索などのタスクの時間的な複雑さを軽減するアルゴリズムを利用することが重要です。
ループや再帰関数を改善すると実行時間が短縮される可能性がありますが、たとえばハッシュ テーブルやバイナリ ツリーを使用すると、検索やデータ取得を高速化できます。

重要なポイント:

時間と空間の両方の複雑さを最大化するには、効果的なアルゴリズムと適切なデータ構造を使用します。

5. キャッシュ戦略の実装

頻繁にアクセスするデータを保存することにより、キャッシュという効果的なアプローチにより、回答を提供するために必要な時間を大幅に短縮できる可能性があります。 HTTP 応答、データベース クエリ結果、さらにはページ全体など、いくつかのレベルでデータをキャッシュすることで、サーバーのストレスを軽減し、より迅速に情報を提供できます。

キャッシュの種類:

• ページ キャッシュ: HTML ページ全体を保存し、後でユーザーが PHP プログラムを再度実行することなくアクセスできるようにします。
• データ キャッシュ: Redis または Memcached を使用して、高価なデータベース クエリまたは API リクエストの出力を保存します。
• オペコードのキャッシュ: 前述したように、PHP プログラムのコンパイルされたバイトコードは OPcache 経由でキャッシュされる場合があります。

重要なポイント:

複数のレベル (ページ、クエリ、オペコード) でデータをキャッシュして、サーバーの負荷を軽減し、ページの読み込み時間を短縮します。

6. ファイル処理を最適化する

ファイルの読み取りと書き込みは、PHP プログラムが通常ファイル システムと通信する方法です。巨大なファイルや大量の読み取り/書き込みリクエストを扱う場合、この手順が遅くなる可能性があります。

ファイル管理の変更:

• ファイルの読み取りを最小限に抑える: 1 回のリクエストで同じファイルを複数回読み取らないようにします。心配しないで、荷物をまとめてください。
• ストリームの使用: PHP の高性能ファイル ストリームのサポートにより、メモリ使用量を抑えながら、大きなファイルを管理しやすい単位で読み書きできるようになります。
• 非同期処理: バックグラウンド タスクでファイル処理が必要な場合は、同期処理ではなく、キューを使用した非同期処理 (RabbitMQ や Beanstalkd など) の使用を検討してください。

重要なポイント:
ファイルの読み取り数を減らし、大きなファイルにはストリームを採用し、レポートに関連するアクティビティに取り組む際はレガシー処理を念頭に置いてください。

7. 外部 HTTP リクエストを減らす

PHP アプリケーションは、外部 API またはサービスと通信するために HTTP を頻繁に使用します。すべての外部 HTTP リクエストにより遅延という形でオーバーヘッドが追加され、特に 1 つのリクエストで複数の外部呼び出しが同時に実行される場合、アプリケーション全体のパフォーマンスが著しく低下する可能性があります。

外部 HTTP リクエストを減らす方法:

• バッチリクエスト: 外部 API で許可されている場合は、多くのクエリを 1 つのリクエストに結合します。
• 非同期呼び出しを使用する: スクリプト全体の遅延を防ぐために、非ブロッキング アクティビティには非同期リクエストを使用します。
• API 応答をキャッシュする: API 呼び出しの結果が頻繁に変更されない場合は、それらをキャッシュします。

重要なポイント:
作成する外部 HTTP クエリの量を減らすか、クエリをリアクティブにして、PHP スクリプトが実行されないようにします。

8. フロントエンド資産の最適化

PHP が主にバックエンドに重点を置いている場合でも、すべての Web パフォーマンスにとって、フロントエンド プロパティの最適化は重要です。 PHP は、ユーザー エクスペリエンスに大きな影響を与える可能性のあるアセット (CSS、JavaScript、画像) の読み込みが遅い場合に役立ちます。

フロントエンドの最適化手法:

• CSS と JavaScript を縮小する: CSSNano や UglifyJS などのプログラムを利用して、ファイルを小さくします。
• 画像の最適化: WebP または AVIF 画像形式を使用すると、より優れた圧縮を実現できます。画像は、提供する前にサイズ変更したり圧縮したりすることもできます。
• 遅延読み込み: 遅延読み込みを実装することで、写真やその他の素材が必要な場合にのみ読み込まれるようにします。

重要なポイント:
縮小、圧縮、遅延読み込みを使用してフロントエンド アセットを最適化することで、ロード時間を短縮し、ユーザー エクスペリエンスを向上させます。

9. プロファイリングとベンチマーク

アプリケーションのボトルネックがどこにあるのかを正確に知りたい場合は、コードを測定してプロファイリングする必要があります。 Xdebug や Blackfire.io などのツールを使用して PHP アプリケーションのプロファイリングを行うと、最も時間とリソースを使用しているコード領域に関する情報が得られます。
改善前後のパフォーマンス指標を比較することで、調整が意図した結果をもたらしたかどうかを確認できます。

重要なポイント:

パフォーマンスの障害を見つけて進歩を監視するには、ベンチマーク ツールとプロファイリング ツールを使用します。

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10. コンテンツ配信ネットワーク (CDN) を使用する

コンテンツ配信ネットワーク (CDN) を実装すると、静的素材 (画像、CSS、JavaScript など) を提供するオンライン アプリケーションの遅延を短縮し、サーバーからのトラフィックを削除できます。 CDN は、世界中にあるエッジ サーバーに静的コンテンツを保存することで、ユーザーが最も近い場所からデータを確実に受信できるようにします。

重要なポイント:

CDN を統合して静的コンテンツを配布し、コンテンツ配信を迅速化することでサーバーの負担を軽減します。

結論

PHP バージョンのアップグレード、キャッシュ技術、データベースの最適化、効率的なコーディング方法はすべて、高パフォーマンスのオンライン アプリケーション向けの PHP 最適化に統合されています。開発プロセス全体でこれらの戦略を使用すると、スケーラブルで応答性が高く、迅速な開発が可能になる可能性があります。

最適化は継続的なプロセスであることを忘れないでください。プログラムが開発および成長するにつれて、常にバックアップを作成し、そのパフォーマンスを監視し、いつでも調整できるようにしてください。トラフィックが多い場合でも、PHP ベースのアプリケーションが適切に構成されていれば、最適なユーザー エクスペリエンスを提供します。

以上が高性能 Web アプリケーション向けに PHP を最適化するの詳細内容です。詳細については、PHP 中国語 Web サイトの他の関連記事を参照してください。