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PHP 성능 분석 및 실험: 미세한 성능 분석

WBOY
풀어 주다: 2016-07-29 09:15:23
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1390명이 탐색했습니다.

이전 기사에서는 PHP의 성능을 세 가지 측면에서 논의했습니다. PHP는 해석된 언어, 동적 언어, 기본 구현입니다. 이 기사에서는 PHP의 미시적 수준에 대해 자세히 살펴보고 코드를 사용하고 작성하는 동안 주의와 개선이 필요할 수 있는 PHP의 성능 측면을 이해해 보겠습니다.

분석을 시작하기 전에 성능 분석과 관련된 몇 가지 기능을 숙지해야 합니다. 이러한 기능을 통해 프로그램 성능을 더 잘 분석하고 평가할 수 있습니다.

PHP 性能分析与实验:性能的微观分析

1. 성능 분석 관련 함수 및 명령어

1.1 시간 측정 기능

보통 time() 함수를 사용하는데, 그러나 반환되는 것은 초 수입니다. 특정 코드 조각의 내부 성능 분석의 경우 초 단위의 정확도로는 충분하지 않습니다. 따라서 마이크로타임 기능을 사용하세요. 마이크로타임 함수는 두 가지 형식을 반환할 수 있습니다. 하나는 문자열 형식이고 다른 하나는 부동 소수점 숫자 형식입니다. 그러나 기본적으로 반환되는 정밀도는 소수점 이하 4자리에 불과하다는 점에 유의해야 합니다. 더 높은 정확도를 얻으려면 정밀도를 구성해야 합니다.

마이크로타임을 사용한 결과는 다음과 같습니다.

$start= microtime(true);
echo $start."/n";
$end = microtime(true);
echo $end."/n";
echo ($end-$start)."/n";
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출력은 다음과 같습니다.

bash-3.2# phptime.php

1441360050.3286 
1441360050.3292 
0.00053000450134277
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코드 앞에 한 줄을 추가합니다.

ini_set("precision", 16);
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출력은 다음과 같습니다.

bash-3.2# phptime.php

1441360210.932628 
1441360210.932831 
0.0002031326293945312
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마이크로타임 내부 통계 외에도 getrusage를 사용하여 사용자 모드 기간을 얻을 수도 있습니다. 실제 작업에서 시간 명령은 전체 프로그램의 실행 시간을 계산하는 데에도 일반적으로 사용됩니다. 이를 여러 번 실행하거나 코드를 수정하면 서로 다른 시간 길이를 얻어 효율성의 차이를 얻을 수 있습니다. 구체적인 사용법은 다음과 같습니다. time phptime.php 프로그램이 완료된 후 정상적으로 종료되고 종료되는지 여부에 관계없이 관련 통계가 있습니다.

bash-3.2# time phptime.php

1441360373.150756 
1441360373.150959 
0.0002031326293945312

real 0m0.186s 
user 0m0.072s 
sys 0m0.077s
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이 기사에서 논의된 성능 문제로 인해 우리는 코드에 시간 통계 코드가 존재하지 않도록 하기 위해 종종 수백만 번의 호출 후 격차와 추세를 분석합니다. 시간 명령은 나중에.

1.2. 메모리 사용량 관련 함수

메모리 사용량을 분석하는 함수는 memory_get_usage와 memory_get_peak_usage 두 가지가 있습니다. 즉, 현재 사용량 메모리는 피크 기간 동안 지금까지 사용된 메모리를 가져옵니다. 사용된 메모리는 바이트 단위입니다.

$base_memory= memory_get_usage();
echo "Hello,world!/n";
$end_memory= memory_get_usage();
$peak_memory= memory_get_peak_usage();

echo $base_memory,"/t",$end_memory,"/t",($end_memory-$base_memory),"/t", $peak_memory,"/n";
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출력되는 내용은 다음과 같습니다.

bash-3.2# phphelloworld.php

Hello,world! 
224400 224568 168 227424
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보시다시피 프로그램 중간에 한 문장만 출력되더라도 변수 저장 공간을 더하면 168바이트가 됩니다. 메모리가 소모됩니다.

동일한 프로그램에 대해 서로 다른 PHP 버전의 메모리 사용량은 동일하지 않거나 매우 다릅니다.

$baseMemory= memory_get_usage();
class User
{
private $uid;
function __construct($uid)
    {
$this->uid= $uid;
    }
}

for($i=0;$i<100000;$i++)
{
$obj= new User($i);
if ( $i% 10000 === 0 )
    {
echo sprintf( '%6d: ', $i), memory_get_usage(), " bytes/n";
    }
}
echo "  peak: ",memory_get_peak_usage(true), " bytes/n";
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PHP 5.2에서 메모리 사용량은 다음과 같습니다.

[root@localhostphpperf]# php52 memory.php

0: 93784 bytes 
10000: 93784 bytes 
…… 80000: 93784 bytes 
90000: 93784 bytes 
peak: 262144 bytes
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PHP 5.3에서 메모리 사용량은 다음과 같습니다

[root@localhostphpperf]# phpmemory.php

0: 634992 bytes 
10000: 634992 bytes 
…… 80000: 634992 bytes 
90000: 634992 bytes 
peak: 786432 bytes
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PHP 5.3의 메모리 사용량은 다음과 같습니다. 좀 더 거칠습니다.

PHP 5.4 – 5.6은 일부 최적화를 제외하고 거의 동일합니다.

[root@localhostphpperf]# php56 memory.php

0: 224944 bytes 
10000: 224920 bytes 
…… 80000: 224920 bytes 
90000: 224920 bytes 
peak: 262144 bytes
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PHP 7을 소량 사용하면 최대 메모리 사용량이 많이 늘어납니다.

[root@localhostphpperf]# php7 memory.php

0: 353912 bytes 
10000: 353912 bytes 
…… 80000: 353912 bytes 
90000: 353912 bytes 
peak: 2097152 bytes
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위에서 볼 수 있듯이 위에서 사용된 PHP는 100,000번의 초기화 이후에는 객체 초기화가 증가해도 메모리 사용량이 증가하지 않는 비교적 좋은 가비지 수집 메커니즘을 가지고 있습니다. PHP7은 최대 메모리 사용량이 거의 2M에 달합니다.

또 다른 예를 살펴보겠습니다. 위 코드를 기반으로 다음과 같이 한 줄을 추가합니다.

$obj->self = $obj;
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코드는 다음과 같습니다.

$baseMemory= memory_get_usage();
class User
{
private $uid;
function __construct($uid)
    {
$this->uid= $uid;
    }
}

for($i=0;$i<100000;$i++)
{
$obj= new User($i);
$obj->self = $obj;
if ( $i% 5000 === 0 )
    {
echo sprintf( '%6d: ', $i), memory_get_usage(), " bytes/n";
    }
}
echo "  peak: ",memory_get_peak_usage(true), " bytes/n";
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At 이번에는 메모리 사용량을 살펴보겠습니다. 가운데 표의 주요 부분은 메모리 사용량(바이트)입니다.

PHP 性能分析与实验:性能的微观分析

차트는 다음과 같습니다.

PHP 性能分析与实验:性能的微观分析

PHP 5.2에는 적절한 가비지 수집 메커니즘이 없으므로 더 많은 오류가 발생합니다. 그리고 더 많은 메모리 사용량. 5.3 이후에는 메모리 재활용 메커니즘으로 인해 메모리가 일정 범위에서 안정적으로 유지됩니다. 그리고 PHP7이 가장 적은 메모리를 사용한다는 것도 알 수 있습니다. PHP 5.2 그래픽을 제거한 후에는 대비가 더욱 분명해졌습니다.

PHP 性能分析与实验:性能的微观分析

PHP7은 알고리즘 효율성을 크게 향상시켰을 뿐만 아니라 대규모 메모리 사용을 크게 최적화했음을 알 수 있습니다(작은 프로그램의 최대 메모리 비율에도 불구하고). 기록 버전은 더 많은 메모리를 사용합니다).

1.3. 가비지 수집 관련 기능

PHP에서는 가비지 수집을 명시적으로 끄거나 켤 수 있습니다. zend_gc=. 끄면 가비지 수집을 끌 수 있습니다. 기본적으로 켜져 있습니다. 또 다른 방법은 각각 gc _enable() 및 gc _disable() 함수를 통해 가비지 수집을 켜고 끄는 것입니다.

예를 들어 위의 예를 바탕으로 가비지 컬렉션을 끄면 다음과 같은 데이터 테이블과 차트를 얻을 수 있습니다.

코드는 다음과 같습니다.

gc_disable();
$baseMemory= memory_get_usage();
class User
{
private $uid;
function __construct($uid)
    {
$this->uid= $uid;
    }
}

for($i=0;$i<100000;$i++)
{
$obj= new User($i);
$obj->self = $obj;
if ( $i% 5000 === 0 )
    {
echo sprintf( '%6d: ', $i), memory_get_usage(), " bytes/n";
    }
}
echo "  peak: ",memory_get_peak_usage(true), " bytes/n";
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PHP 5.3, PHP5.4, PHP5.5, PHP5.6, PHP7에서 각각 실행하여 다음과 같은 메모리 사용량 통계표를 얻습니다.

PHP 性能分析与实验:性能的微观分析

图表如下,PHP7 还是内存使用效率最优的。

PHP 性能分析与实验:性能的微观分析

从上面的例子也可以看出来,尽管在第一个例子中,PHP7 的高峰内存使用数是最多的,但是当内存使用得多时,PHP7 的内存优化就体现出来了。

这里值得一提的是垃圾回收,尽管会使内存减少,但是会导致速度降低,因为垃圾回收也是需要消耗 CPU 等其他系统资源的。Composer 项目就曾经因为在计算依赖前关闭垃圾回收,带来成倍性能提升,引发广大网友关注。详见:

https://github.com/composer/composer/commit/ac676f47f7bbc619678a29deae097b6b0710b799

在常见的代码和性能分析中,出了以上三类函数之外,还常使用的有堆栈跟踪函数、输出函数,这里不再赘述。

二、PHP 性能分析10则

下面我们根据小程序来验证一些常见的性能差别。

2.1、使用 echo 还是 print

在有的建议规则中,会建议使用 echo ,而不使用 print。说 print 是函数,而 echo 是语法结构。实际上并不是如此,print 也是语法结构,类似的语法结构,还有多个,比如 list、isset、require 等。不过对于 PHP 7 以下 PHP 版本而言,两者确实有性能上的差别。如下两份代码:

for($i=0; $i<1000000; $i++)
{
echo("Hello,World!");
}
for($i=0; $i<1000000; $i++)
{
print ("Hello,World!");
}
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在 PHP 5.3 中运行速度分别如下(各2次):

[root@localhostphpperf]# time php echo1.php > /dev/null
real 0m0.233s 
user 0m0.153s 
sys 0m0.080s 
[root@localhostphpperf]# time php echo1.php > /dev/null
real 0m0.234s 
user 0m0.159s 
sys 0m0.073s 
[root@localhostphpperf]# time phpecho.php> /dev/null
real 0m0.203s 
user 0m0.130s 
sys 0m0.072s 
[root@localhostphpperf]# time phpecho.php> /dev/null
real 0m0.203s 
user 0m0.128s 
sys 0m0.075s
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在 PHP5.3 版中效率差距10%以上。而在 PHP5.4 以上的版本中,区别不大,如下是 PHP7 中的运行效率。

[root@localhostphpperf]# time php7 echo.php> /dev/null
real 0m0.151s 
user 0m0.088s 
sys 0m0.062s 
[root@localhostphpperf]# time php7 echo.php> /dev/null
real 0m0.145s 
user 0m0.084s 
sys 0m0.061s
[root@localhostphpperf]# time php7 echo1.php > /dev/null
real 0m0.140s 
user 0m0.075s 
sys 0m0.064s 
[root@localhostphpperf]# time php7 echo1.php > /dev/null
real 0m0.146s 
user 0m0.077s 
sys 0m0.069s
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正如浏览器前端的一些优化准则一样,没有啥特别通用的原则,往往根据不同的情况和版本,规则也会存在不同。

2.2、require 还是 require_once?

在一些常规的优化规则中,会提到,建议使用 require_ once 而不是 require,现由是 require_ once 会去检测是否重复,而 require 则不需要重复检测。

在大量不同文件的包含中,require_ once 略慢于 require。但是 require_ once 的检测是一项内存中的行为,也就是说即使有数个需要加载的文件,检测也只是内存中的比较。而 require 的每次重新加载,都会从文件系统中去读取分析。因而 require_ once 会比 require 更佳。咱们也使用一个例子来看一下。

str.php
global$str;
$str= "China has a large population";
require.php
for($i=0; $i<100000; $i++) {
require "str.php";
}
require_once.php
for($i=0; $i<100000; $i++) {
require_once"str.php";
}
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上面的例子,在 PHP7 中,require_ once.php 的运行速度是 require.php 的30倍!在其他版本也能得到大致相同的结果。

[root@localhostphpperf]# time php7 require.php
real 0m1.712s 
user 0m1.126s 
sys 0m0.569s 
[root@localhostphpperf]# time php7 require.php
real 0m1.640s 
user 0m1.113s 
sys 0m0.515s 
[root@localhostphpperf]# time php7 require_once.php
real 0m0.066s 
user 0m0.063s 
sys 0m0.003s 
[root@localhostphpperf]# time php7 require_once.php
real 0m0.057s 
user 0m0.052s 
sys 0m0.004s
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从上可以看到,如果存在大量的重复加载的话,require_ once 明显优于 require,因为重复的文件不再有 IO 操作。即使不是大量重复的加载,也建议使用 require_ once,因为在一个程序中,一般不会存在数以千百计的文件包含,100次内存比较的速度差距,一个文件包含就相当了。

2.3、单引号还是双引号?

单引号,还是双引号,是一个问题。一般的建议是能使用单引号的地方,就不要使用双引号,因为字符串中的单引号,不会引起解析,从而效率更高。那来看一下实际的差别。

classUser
{
private $uid;
private $username;
private $age;
function  __construct($uid, $username,$age){
$this->uid= $uid;
$this->username = $username;
$this->age = $age;
    }
function getUserInfo()
    {
return "UID:".$this->uid." UserName:".$this->username." Age:".$this->age;
    }
function getUserInfoSingle()
    {
return 'UID:'.$this->uid.' UserName:'.$this->username.' Age'.$this->age;
    }
function getUserInfoOnce()
    {
return "UID:{$this->uid}UserName:{$this->username} Age:{$this->age}";
    }
function getUserInfoSingle2()
    {
return 'UID:{$this->uid} UserName:{$this->username} Age:{$this->age}';
    }
}
for($i=0; $i<1000000;$i++) {
$user = new User($i, "name".$i, $i%100);
$user->getUserInfoSingle();
}
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在上面的 User 类中,有四个不同的方法,完成一样的功能,就是拼接信息返回,看看这四个不同的方法的区别。

第一个、getUserInfo ,使用双引号和属性相拼接

[root@localhostphpperf]# time php7 string.php
real 0m0.670s 
user 0m0.665s 
sys 0m0.002s 
[root@localhostphpperf]# time php7 string.php
real 0m0.692s 
user 0m0.689s 
sys 0m0.002s 
[root@localhostphpperf]# time php7 string.php
real 0m0.683s 
user 0m0.672s 
sys 0m0.004s
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第二个、getUserInfoSingle ,使用单引号和属性相拼接

[root@localhostphpperf]# time php7 string.php
real 0m0.686s 
user 0m0.683s 
sys 0m0.001s 
[root@localhostphpperf]# time php7 string.php
real 0m0.671s 
user 0m0.666s 
sys 0m0.003s 
[root@localhostphpperf]# time php7 string.php
real 0m0.669s 
user 0m0.666s 
sys 0m0.002s
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可见在拼接中,单双引号并无明显差别。

第三个、getUserInfoOnce,不再使用句号.连接,而是直接引入在字符串中解析。

[root@localhostphpperf]# time php7 string.php
real 0m0.564s 
user 0m0.556s 
sys 0m0.006s 
[root@localhostphpperf]# time php7 string.php
real 0m0.592s 
user 0m0.587s 
sys 0m0.004s 
[root@localhostphpperf]# time php7 string.php
real 0m0.563s 
user 0m0.559s 
sys 0m0.003s
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从上面可见,速度提高了0.06s-0.10s,有10%-20%的效率提升。可见连缀效率更低一些。

第四个、getUserInfoSingle2 虽然没有达到我们真正想要的效果,功能是不正确的,但是在字符串中,不再需要解析变量和获取变量值,所以效率确实有大幅度提升。

[root@localhostphpperf]# time php7 string.php
real 0m0.379s 
user 0m0.375s 
sys 0m0.003s 
[root@localhostphpperf]# time php7 string.php
real 0m0.399s 
user 0m0.394s 
sys 0m0.003s 
[root@localhostphpperf]# time php7 string.php
real 0m0.377s 
user 0m0.371s 
sys 0m0.004s
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效率确实有了大的提升,快了50%。

那么这个快,是由于不需要变量引用解析带来的,还是只要加入$天然的呢?我们再试着写了一个方法。

functiongetUserInfoSingle3()
{
return "UID:{\$this->uid} UserName:{\$this->username} Age:{\$this->age}";
}
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得到如下运行时间:

[root@localhostphpperf]# time php7 string.php
real 0m0.385s 
user 0m0.381s 
sys 0m0.002s 
[root@localhostphpperf]# time php7 string.php
real 0m0.382s 
user 0m0.380s 
sys 0m0.002s 
[root@localhostphpperf]# time php7 string.php
real 0m0.386s 
user 0m0.380s 
sys 0m0.004s
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发现转义后的字符串,效率跟单引号是一致的,从这里也可以看见,单引号还是双引号包含,如果不存在需要解析的变量,几乎没有差别。如果有需要解析的变量,你也不能光用单引号,要么使用单引号和连缀,要么使用内部插值,所以在这条规则上,不用太过纠结。

2.4、错误应该打开还是关闭?

在 PHP 中,有多种错误消息,错误消息的开启是否会带来性能上的影响呢?从直觉觉得,由于错误消息,本身会涉及到 IO 输出,无论是输出到终端或者 error_log,都是如此,所以肯定会影响性能。我们来看看这个影响有多大。

error_reporting(E_ERROR);
for($i=0; $i<1000000;$i++) {
$str= "通常,$PHP中的垃圾回收机制,仅仅在循环回收算法确实运行时会有时间消耗上的增加。但是在平常的(更小的)脚本中应根本就没有性能影响。
然而,在平常脚本中有循环回收机制运行的情况下,内存的节省将允许更多这种脚本同时运行在你的服务器上。因为总共使用的内存没达到上限。";
}
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在上面的代码中,我们涉及到一个不存在的变量,所以会报出 Notice 错误:

Notice: Undefined variable: PHP 中的垃圾回收机制,仅仅在循环回收算法确实运行时会有时间消耗上的增加。但是在平常的 in xxxx/string2.php on line 10
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如果把 E_ ERROR 改成 E_ ALL 就能看到大量的上述错误输出。

我们先执行 E_ ERROR 版,这个时候没有任何错误日志输出。得到如下数据:

[root@localhostphpperf]# time php7 string2.php
real 0m0.442s 
user 0m0.434s 
sys 0m0.005s 
[root@localhostphpperf]# time php7 string2.php
real 0m0.487s 
user 0m0.484s 
sys 0m0.002s 
[root@localhostphpperf]# time php7 string2.php
real 0m0.476s 
user 0m0.471s 
sys 0m0.003s
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再执行 E_ ALL 版,有大量的错误日志输出,我们把输出重定向到/dev/null

[root@localhostphpperf]# time php7 string2.php > /dev/null
real 0m0.928s 
user 0m0.873s 
sys 0m0.051s 
[root@localhostphpperf]# time php7 string2.php > /dev/null
real 0m0.984s 
user 0m0.917s 
sys 0m0.064s 
[root@localhostphpperf]# time php7 string2.php > /dev/null
real 0m0.945s 
user 0m0.887s 
sys 0m0.056s
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可见慢了将近一倍。

如上可见,即使输出没有正式写入文件,错误级别打开的影响也是巨大的。在线上我们应该将错误级别调到 E_ ERROR 这个级别,同时将错误写入 error_ log,既减少了不必要的错误信息输出,又避免泄漏路径等信息,造成安全隐患。

2.5、正则表达式和普通字符串操作

在字符串操作中,有一条常见的规则,即是能使用普通字符串操作方法替代的,就不要使用正则表达式来处理,用 C 语言操作 PCRE 做过正则表达式处理的童鞋应该清楚,需要先 compile,再 exec,也就是说是一个相对复杂的过程。现在就比较一下两者的差别。

对于简单的分隔,我们可以使用 explode 来实现,也可以使用正则表达式,比如下面的例子:

ini_set("precision", 16);
function microtime_ex()
{
list($usec, $sec) = explode(" ", microtime());
return $sec+$usec;
}
for($i=0; $i<1000000; $i++) {
microtime_ex();
}
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耗时在0.93-1S之间。

[root@localhostphpperf]# time php7 pregstring.php
real 0m0.941s 
user 0m0.931s 
sys 0m0.007s 
[root@localhostphpperf]# time php7 pregstring.php
real 0m0.986s 
user 0m0.980s 
sys 0m0.004s 
[root@localhostphpperf]# time php7 pregstring.php
real 0m1.004s 
user 0m0.998s 
sys 0m0.003s
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我们再将分隔语句替换成:

list($usec, $sec) = preg_split("#\s#", microtime());
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得到如下数据,慢了近10-20%。

[root@localhostphpperf]# time php7 pregstring1.php
real 0m1.195s 
user 0m1.182s 
sys 0m0.004s 
[root@localhostphpperf]# time php7 pregstring1.php
real 0m1.222s 
user 0m1.217s 
sys 0m0.003s 
[root@localhostphpperf]# time php7 pregstring1.php
real 0m1.101s 
user 0m1.091s 
sys 0m0.005s
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再将语句替换成:

list($usec, $sec) = preg_split("#\s+#", microtime());
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即匹配一到多个空格,并没有太多的影响。除了分隔外,查找我们也来看一个例子。

第一段代码:

$str= "China has a Large population";
for($i=0; $i<1000000; $i++) {
if(preg_match("#l#i", $str))
    {
    }
}
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第二段代码:

$str= "China has a large population";
for($i=0; $i<1000000; $i++) {
if(stripos($str, "l")!==false)
    {
    }
}
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这两段代码达到的效果相同,都是查找字符串中有无 l 或者 L 字符。

在 PHP 7 下运行效果如下:

[root@localhostphpperf]# time php7 pregstring2.php
real 0m0.172s 
user 0m0.167s 
sys 0m0.003s 
[root@localhostphpperf]# time php7 pregstring2.php
real 0m0.199s 
user 0m0.196s 
sys 0m0.002s 
[root@localhostphpperf]# time php7 pregstring3.php
real 0m0.185s 
user 0m0.182s 
sys 0m0.003s 
[root@localhostphpperf]# time php7 pregstring3.php
real 0m0.184s 
user 0m0.181s 
sys 0m0.003s
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两者区别不大。再看看在 PHP5.6 中的表现。

[root@localhostphpperf]# time php56 pregstring2.php
real 0m0.470s 
user 0m0.456s 
sys 0m0.004s 
[root@localhostphpperf]# time php56 pregstring2.php
real 0m0.506s 
user 0m0.500s 
sys 0m0.005s 
[root@localhostphpperf]# time php56 pregstring3.php
real 0m0.348s 
user 0m0.342s 
sys 0m0.004s 
[root@localhostphpperf]# time php56 pregstring3.php
real 0m0.376s 
user 0m0.364s 
sys 0m0.003s
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可见在 PHP 5.6 中表现还是非常明显的,使用正则表达式慢了20%。PHP7 难道是对已使用过的正则表达式做了缓存?我们调整一下代码如下:

$str= "China has a Large population";
for($i=0; $i<1000000; $i++) {
$pattern = "#".chr(ord('a')+$i%26)."#i";
if($ret = preg_match($pattern, $str)!==false)
    {
    }
}
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这是一个动态编译的 pattern。

$str= "China has a large population";
for($i=0; $i<1000000; $i++) {
$pattern = "".chr(ord('a')+$i%26)."";
if($ret = stripos($str, $pattern)!==false)
    {
    }
}
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在 PHP7 中,得到了如下结果:

[root@localhostphpperf]# time php7 pregstring2.php
real 0m0.351s 
user 0m0.346s 
sys 0m0.004s 
[root@localhostphpperf]# time php7 pregstring2.php
real 0m0.359s 
user 0m0.352s 
sys 0m0.004s 
[root@localhostphpperf]# time php7 pregstring3.php
real 0m0.375s 
user 0m0.369s 
sys 0m0.003s 
[root@localhostphpperf]# time php7 pregstring3.php
real 0m0.370s 
user 0m0.365s 
sys 0m0.005s
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可见两者并不明显。而在 PHP 5.6 中,同样的代码:

[root@localhostphpperf]# time php56 pregstring2.php
real 0m1.022s 
user 0m1.015s 
sys 0m0.005s 
[root@localhostphpperf]# time php56 pregstring2.php
real 0m1.049s 
user 0m1.041s 
sys 0m0.005s 
[root@localhostphpperf]# time php56 pregstring3.php
real 0m0.923s 
user 0m0.821s 
sys 0m0.002s 
[root@localhostphpperf]# time php56 pregstring3.php
real 0m0.838s 
user 0m0.831s 
sys 0m0.004s
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在 PHP 5.6 中,stripos 版明显要快于正则表达式版,由上两例可见,PHP7对正则表达式的优化还是相当惊人的。其次也建议,能用普通字符串操作的地方,可以避免使用正则表达式。因为在其他版本中,这个规则还是适用的。某 zend 大牛官方的分享给出如下数据:

  • stripos(‘http://’, $website) 速度是preg_match(‘/http:\/\//i’, $website) 的两倍
  • ctype_alnum()速度是preg_match(‘/^\s*$/’)的5倍;
  • “if ($test == (int)$test)”preg_match(‘/^\d*$/’)快5倍

可以相见,正则表达式是相对低效的。

2.6、数组元素定位查找

在数组元素的查找中,有一个关键的注意点就是数组值和键的查找速度,差异非常大。了解过 PHP 扩展开发的朋友,应该清楚,数组在底层其实是 Hash 表。所以键是以快速定位的,而值却未必。下面来看例子。

首先们构造一个数组:

$a= array();
for($i=0;$i<100000;$i++){
$a[$i] = $i;
}
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在这个数组中,我们测试查找值和查找键的效率差别。

第一种方法用 array_ search,第二种用 array_ key_ exists,第三种用 isset 语法结构。 代码分别如下:

//查找值
foreach($a as $i)
{
array_search($i, $a);
}
//查找键
foreach($a as $i)
{
array_key_exists($i, $a);
}
//判定键是否存在
foreach($a as $i)
{
if(isset($a[$i]));
}
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运行结果如下:

[root@localhostphpperf]# time php7 array.php
real 0m9.026s 
user 0m8.965s 
sys 0m0.007s 
[root@localhostphpperf]# time php7 array.php
real 0m9.063s 
user 0m8.965s 
sys 0m0.005s 
[root@localhostphpperf]# time php7 array1.php
real 0m0.018s 
user 0m0.016s 
sys 0m0.001s 
[root@localhostphpperf]# time php7 array1.php
real 0m0.021s 
user 0m0.015s 
sys 0m0.004s 
[root@localhostphpperf]# time php7 array2.php
real 0m0.020s 
user 0m0.014s 
sys 0m0.006s 
[root@localhostphpperf]# time php7 array2.php
real 0m0.016s 
user 0m0.009s 
sys 0m0.006s
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由上例子可见,键值查找的速度比值查找的速度有百倍以上的效率差别。因而如果能用键值定位的地方,尽量用键值定位,而不是值查找。

2.7、对象与数组

在 PHP 中,数组就是字典,字典可以存储属性和属性值,而且无论是键还是值,都不要求数据类型统一,所以对象数据存储,既能用对象数据结构的属性存储数据,也能使用数组的元素存储数据。那么两者有何差别呢?

使用对象:

classUser
{
public $uid;
public $username;
public $age;
function getUserInfo()
    {
return "UID:".$this->uid." UserName:".$this->username." Age:".$this->age;
    }
}
for($i=0; $i<1000000;$i++) {
$user = new User();
$user->uid= $i;
$user->age = $i%100;
$user->username="User".$i;
$user->getUserInfo();
}
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使用数组:

functiongetUserInfo($user)
{
return "UID:".$user['uid']." UserName:".$user['username']." Age:".$user['age'];
}
for($i=0; $i<1000000;$i++) {
$user = array("uid"=>$i,"age" =>$i%100,"username"=>"User".$i);
getUserInfo($user);
}
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我们分别在 PHP5.3、PHP 5.6 和 PHP 7 中运行这两段代码。

[root@localhostphpperf]# time phpobject.php
real 0m2.144s 
user 0m2.119s 
sys 0m0.009s 
[root@localhostphpperf]# time phpobject.php
real 0m2.106s 
user 0m2.089s 
sys 0m0.013s 
[root@localhostphpperf]# time php object1.php
real 0m1.421s 
user 0m1.402s 
sys 0m0.016s 
[root@localhostphpperf]# time php object1.php
real 0m1.431s 
user 0m1.410s 
sys 0m0.012s
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在 PHP 5.3 中,数组版比对象版快了近30%。

[root@localhostphpperf]# time php56 object.php
real 0m1.323s 
user 0m1.319s 
sys 0m0.002s 
[root@localhostphpperf]# time php56 object.php
real 0m1.414s 
user 0m1.400s 
sys 0m0.006s 
[root@localhostphpperf]# time php56 object1.php
real 0m1.356s 
user 0m1.352s 
sys 0m0.002s 
[root@localhostphpperf]# time php56 object1.php
real 0m1.364s 
user 0m1.349s 
sys 0m0.006s 
[root@localhostphpperf]# time php7 object.php
real 0m0.642s 
user 0m0.638s 
sys 0m0.003s 
[root@localhostphpperf]# time php7 object.php
real 0m0.606s 
user 0m0.602s 
sys 0m0.003s 
[root@localhostphpperf]# time php7 object1.php
real 0m0.615s 
user 0m0.613s 
sys 0m0.000s 
[root@localhostphpperf]# time php7 object1.php
real 0m0.615s 
user 0m0.611s 
sys 0m0.003s
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到了 PHP 5.6 和 PHP7 中,两个版本基本没有差别,而在 PHP7 中的速度是 PHP5.6 中的2倍。在新的版本中,差别已几乎没有,那么为了清楚起见我们当然应该声明类,实例化类来存储对象数据。

2.8、getter 和 setter

从 Java 转过来学习 PHP 的朋友,在对象声明时,可能习惯使用 getter 和 setter,那么,在 PHP 中,使用 getter 和 setter 是否会带来性能上的损失呢?同样,先上例子。

无 setter版:

classUser
{
public $uid;
public $username;
public $age;
function getUserInfo()
    {
return "UID:".$this->uid." UserName:".$this->username." Age:".$this->age;
    }
}
for($i=0; $i<1000000;$i++) {
$user = new User();
$user->uid= $i;
$user->age = $i%100;
$user->username="User".$i;
$user->getUserInfo();
}
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有 setter版:

classUser
{
public $uid;
private $username;
public $age;
function setUserName($name)
    {
$this->username = $name;
    }
function getUserInfo()
    {
return "UID:".$this->uid." UserName:".$this->username." Age:".$this->age;
    }
}
for($i=0; $i<1000000;$i++) {
$user = new User();
$user->uid= $i;
$user->age = $i%100;
$user->setUserName("User".$i);
$user->getUserInfo();
}
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这里只增加了一个 setter。运行结果如下:

[root@localhostphpperf]# time php7 object.php
real 0m0.607s 
user 0m0.602s 
sys 0m0.004s 
[root@localhostphpperf]# time php7 object.php
real 0m0.598s 
user 0m0.596s 
sys 0m0.000s 
[root@localhostphpperf]# time php7 object2.php
real 0m0.673s 
user 0m0.669s 
sys 0m0.003s 
[root@localhostphpperf]# time php7 object2.php
real 0m0.668s 
user 0m0.664s 
sys 0m0.004s
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从上面可以看到,增加了一个 setter,带来了近10%的效率损失。可见这个性能损失是相当大的,在 PHP 中,我们没有必要再来做 setter 和 getter了。需要引用的属性,直接使用即可。

2.9、类属性该声明还是不声明

PHP 本身支持属性可以在使用时增加,也就是不声明属性,可以在运行时添加属性。那么问题来了,事先声明属性与事后增加属性,是否会有性能上的差别。这里也举一个例子探讨一下。

事先声明了属性的代码就是2.8节中,无 setter 的代码,不再重复。而无属性声明的代码如下:

classUser
{ 
function getUserInfo()
    {
return "UID:".$this->uid." UserName:".$this->username." Age:".$this->age;
    }
}
for($i=0; $i<1000000;$i++) {
$user = new User();
$user->uid= $i;
$user->age = $i%100;
$user->username="User".$i;
$user->getUserInfo();
}
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两段代码,运行结果如下:

[root@localhostphpperf]# time php7 object.php
real 0m0.608s 
user 0m0.604s 
sys 0m0.003s 
[root@localhostphpperf]# time php7 object.php
real 0m0.615s 
user 0m0.605s 
sys 0m0.003s 
[root@localhostphpperf]# time php7 object3.php
real 0m0.733s 
user 0m0.728s 
sys 0m0.004s 
[root@localhostphpperf]# time php7 object3.php
real 0m0.727s 
user 0m0.720s 
sys 0m0.004s
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从上面的运行可以看到,无属性声明的代码慢了20%。可以推断出来的就是对于对象的属性,如果事先知道的话,我们还是事先声明的好,这一方面是效率问题,另一方面,也有助于提高代码的可读性呢。

2.10、图片操作 API 的效率差别

在图片处理操作中,一个非常常见的操作是将图片缩放成小图。缩放成小图的办法有多种,有使用 API 的,有使用命令行的。在 PHP 中,有 iMagick 和 gmagick 两个扩展可供操作,而命令行则一般使用 convert 命令来处理。我们这里来讨论使用 imagick 扩展中的 API 处理图片的效率差别。

先上代码:

function imagick_resize($filename, $outname)
{
$thumbnail = new Imagick($filename);
$thumbnail->resizeImage(200, 200, imagick::FILTER_LANCZOS, 1);
$thumbnail->writeImage($outname);
unset($thumbnail);
}
function imagick_scale($filename, $outname)
{
$thumbnail = new Imagick($filename);
$thumbnail->scaleImage(200, 200);
$thumbnail->writeImage($outname);
unset($thumbnail);
}
function convert($func)
{
$cmd= "find /var/data/ppt |grep jpg";
$start = microtime(true);
exec($cmd, $files);
$index = 0;
foreach($files as $key =>$filename)
    {
$outname= " /tmp/$func"."_"."$key.jpg";
$func($filename, $outname);
$index++;
    }
$end = microtime(true);
echo "$func $index files: " . ($end- $start) . "s\n";
}
convert("imagick_resize");
convert("imagick_scale");
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在上面的代码中,我们分别使用了 resizeImage 和 scaleImage 来进行图片的压缩,压缩的是常见的 1-3M 之间的数码相机图片,得到如下运行结果:

[root@localhostphpperf]# php55 imagick.php
imagick_ resize 169 files: 5.0612308979034s 
imagick_ scale 169 files: 3.1105840206146s
[root@localhostphpperf]# php55 imagick.php
imagick_ resize 169 files: 4.4953861236572s 
imagick_ scale 169 files: 3.1514940261841s
[root@localhostphpperf]# php55 imagick.php
imagick_ resize 169 files: 4.5400381088257s 
imagick_ scale 169 files: 3.2625908851624s
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169张图片压缩,使用 resizeImage 压缩,速度在4.5S以上,而使用 scaleImage 则在 3.2S 左右,快了将近50%,压缩的效果,用肉眼看不出明显区别。当然 resizeImage 的控制能力更强,不过对于批量处理而言,使用 scaleImage 是更好的选择,尤其对头像压缩这种频繁大量的操作。本节只是例举了图片压缩 API 作为例子,也正像 explode 和 preg_ split 一样,在 PHP 中,完成同样一件事情,往往有多种手法。建议采用效率高的做法。

以上就是关于 PHP 开发的10个方面的对比,这些点涉及到 PHP 语法、写法以及 API 的使用。有些策略随着 PHP 的发展,有的已经不再适用,有些策略则会一直有用。

有童鞋也许会说,在现实的开发应用中,上面的某些观点和解决策略,有点「然并卵」。为什么这么说呢?因为在一个程序的性能瓶颈中,最为核心的瓶颈,往往并不在 PHP 语言本身。即使是跟 PHP 代码中暴露出来的性能瓶颈,也常在外部资源和程序的不良写法导致的瓶颈上。于是为了做好性能分析,我们需要向 PHP 的上下游戏延伸,比如延伸到后端的服务上去,比如延伸到前端的优化规则。在这两块,都有了相当多的积累和分析,雅虎也据此提出了多达35条前端优化规则,这些同 PHP 本身的性能分析构成了一个整体,就是降低用户的访问延时。

所以前面两部分所述的性能分析,只是有助于大家了解 PHP 开发本身,写出更好的 PHP 程序,为你成为一个资深的 PHP 程序员打下基础,对于实际生产中程序的效率提升,往往帮助也不是特别显著,因为大家也看到,在文章的实例中,很多操作往往是百万次才能看出明显的性能差别。在现实的页面中,每一个请求很快执行完成,对这些基础代码的调用,往往不会有这么多次调用。不过了解这些,总是好的。

那么,对于一个程序而言,其他的性能瓶颈可能存在哪里?我们将深入探讨。所以在本系列的下两篇,我们将探讨 PHP 程序的外围效源的效率问题和前端效率问题,敬请期待。

以上就介绍了PHP 性能分析与实验:性能的微观分析,包括了方面的内容,希望对PHP教程有兴趣的朋友有所帮助。

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