處理 PHP 應用程式中的並發和並行：技術和工具-php教程-PHP中文網

Handling Concurrency and Parallelism in PHP Applications: Techniques and Tools

處理 PHP 應用程式中的並發和並行

並行和並行通常可以互換使用，但它們具有不同的含義，特別是在應用程式效能方面。在 PHP 應用程式中，由於 PHP 的同步執行模型，管理這些概念可能具有挑戰性。但是，根據應用程式的要求，可以利用多種技術和工具來有效地處理並發和並行性。

1.併發與並行

並發是指應用程式透過在多個任務之間切換來同時處理多個任務的能力。它不一定涉及同時運行任務，但通常透過交錯執行來給人一種這樣做的錯覺。
並行是指同時執行多個任務，實際上是並行，利用多個 CPU 核心。

在 PHP 中，由於它主要是一種單執行緒語言，因此實作並行性通常需要額外的函式庫或工具。然而，可以透過正確的方法在 PHP 的同步模型中處理並發。

2.在 PHP 中處理並發

PHP 中的並發可以透過多種方式實現：

a.透過 pcntl_fork() 使用多進程（分叉）

PHP 提供了 pcntl（進程控制）擴充來管理進程。此擴充功能可讓您分叉新進程，每個進程都可以同時處理單獨的任務。

範例：

<?php
if (pcntl_fork() == -1) {
    die('Could not fork');
} elseif ($pid == 0) {
    // Child process logic
    echo "Child process\n";
    exit;
} else {
    // Parent process logic
    echo "Parent process\n";
    pcntl_wait($status); // Wait for child process to finish
}
?>

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這種方法允許透過分叉子進程來並行處理任務來實現並發，但這並不是真正的並行，因為每個進程都是獨立運行的。

限制：

pcntl 擴充功能不適用於所有 PHP 設定（例如共用託管環境）。
對於由於進程開銷而需要大量計算的任務來說，它並不理想。

b.使用 pthreads 進行多執行緒（已棄用）

pthreads 擴充功能允許 PHP 實作多執行緒。這提供了真正的並行性，PHP 可以在同一進程中建立執行緒。但是，從 PHP 7.4 開始，此擴充功能已被棄用，不再推薦。

替代方案：對於較新版本的 PHP，您應該使用更現代的技術，例如並行（見下文）或外部服務，例如訊息佇列。

3.在 PHP 中處理並行

要在 PHP 中實現並行性（真正的任務同時執行），您需要多處理或多執行緒功能。 PHP 在語言層級上沒有對此的內建支持，但是有外部程式庫和工具可以讓您實現並行性。

a.使用並行擴充（建議 PHP 7.2）

並行擴充是 PHP 中多執行緒的現代解決方案。它允許 PHP 腳本創建並行任務並在不同的 CPU 核心上同時執行它們。

範例：

<?php
if (pcntl_fork() == -1) {
    die('Could not fork');
} elseif ($pid == 0) {
    // Child process logic
    echo "Child process\n";
    exit;
} else {
    // Parent process logic
    echo "Parent process\n";
    pcntl_wait($status); // Wait for child process to finish
}
?>

登入後複製

這允許您利用多核心處理器並行運行任務。並行擴充比 pthread 更有效率、更易於使用。

優點：

它提供了與現代 PHP 版本真正的並行性。
用於平行執行和執行緒之間通訊的簡單 API。

限制：

並行擴充並非在所有 PHP 環境中都可用。
它主要是為命令列 PHP 設計的，可能無法很好地處理 Web 請求。

b.使用外部工具實現並行

Gearman：Gearman 是一個作業伺服器，可以將任務指派給多個工作人員。這允許 PHP 應用程式將任務卸載到多台機器或進程，從而提供並發性和平行性。 Gearman 非常適合可以非同步分發和處理的作業。
RabbitMQ：像 RabbitMQ 這樣的訊息代理人可以幫助在多個工作人員之間分配任務。透過將任務傳送到佇列，不同的worker可以同時處理任務。當任務可以彼此獨立執行時，這是一個很好的解決方案。
ReactPHP 和 Swoole：對於事件驅動的並發，可以使用 ReactPHP 和 Swoole 等庫來處理非同步任務。 ReactPHP 允許非阻塞 I/O 操作，這可以使應用程式中的並發請求更有效率。 Swoole 提供基於協程的並行性，讓 PHP 管理多個執行緒。

4.管理併發 I/O（非阻塞）

PHP 應用程式中經常需要並發的關鍵領域之一是 I/O 密集型任務，例如資料庫查詢、API 呼叫或讀取/寫入檔案。對於非阻塞 I/O，我們可以使用：

a. ReactPHP

ReactPHP 是一個低階函式庫，可讓您無阻塞地處理非同步 I/O 操作。它使用事件循環來同時處理多個任務，而不需要額外的執行緒或進程。

範例：

<?php
if (pcntl_fork() == -1) {
    die('Could not fork');
} elseif ($pid == 0) {
    // Child process logic
    echo "Child process\n";
    exit;
} else {
    // Parent process logic
    echo "Parent process\n";
    pcntl_wait($status); // Wait for child process to finish
}
?>

登入後複製

在此範例中，ReactPHP 允許並發處理 HTTP 請求，而不會阻塞主執行。

b.斯沃爾

Swoole 是一個基於協程的高效能 PHP 擴展，提供非同步、平行和協程功能。它旨在並發和並行處理任務，使其成為需要同時處理大量請求的 PHP 應用程式的絕佳選擇。

5. PHP 中並發性與平行性的注意事項

雖然 PHP 本身並不是為處理並發和並行而建構的，但這些技術和函式庫可以幫助您同時或並行管理多個任務。以下是在 PHP 中處理並行和並行性時的一些注意事項：

資源管理：處理並發和平行通常需要更多記憶體和CPU資源，因此您應該密切監控應用程式的資源使用情況。
錯誤處理：管理並行或並行進程中的錯誤可能很棘手。確保在每個進程或執行緒中正確處理異常和錯誤。
資料庫連線：如果您的平行任務涉及資料庫查詢，請確保每個進程/執行緒都有自己的資料庫連線或使用連線池來避免爭用。
環境：某些並行和平行技術（例如並行擴展、pcntl 等）可能無法在執行時間或記憶體有限的 Web 伺服器（例如共享託管）中工作。這些工具通常更適合基於 CLI 的 PHP 應用程式。