深入了解php底层机制(-)

 　　作为一门动态语言，php是如何实现的，其底层机制如何，具有什么样的特点，本文深入浅出介绍了包括php设计理念、整体结构、核心数据结构和变量在内的相关底层知识，对我们更好的开发php程序，优化性能等有一定的指导意义。TAGPhp 底层机制 性能优化目录1、概述… 1what is php?. 1了解它底层实现的目的?. 12、php的设计理念及特点… 13、Php的四层体系… 24、Sapi 35、Php的执行流程&opcode. 56、HashTable — 核心数据结构… 67、Php变量… 8概述… 8Zval 9整数、浮点数类型变量… 10字符串变量… 10数组变量… 11资源类型变量… 11Php变量的作用域… 121、概述what is php?一种适用于web开发的动态语言。具体点说：就是一个用c语言实现包含大量组件的软件框架。更狭义点看，可以把它认为是一个强大的ui框架。了解它底层实现的目的?动态语言要像用好首先得了解它

　　内存管理、框架模型值得我们借鉴

　　通过扩展开发实现更多更强大的功能，优化我们程序的性能

　　2、php的设计理念及特点多进程模型

　　由于php是多进程模型，不同请求间互不干涉，这样保证了一个请求挂掉不会对全盘服务造成影响，当然，随着时代发展，php也早已支持多线程模型。弱类型语言

　　和c/c++、java、c#等语言不同，Php是一门弱类型语言：一个变量的类型并不是一开始就确定不变，运行中才会确定并可能发生隐式或显式的类型转换，这种机制的灵活性在web开发中非常方便、高效，具体会在后面php变量中详述。引擎(Zend)+组件(ext)的模式降低内部耦合

　　中间层(sapi)隔绝web server和php

　　语法简单灵活，没有太多规范。(导致风格混杂)

　　再差的程序员也不会写出太离谱危害全局的程序。

　　3、Php的四层体系Php的核心架构如下图

图1 php结构从图上可以看出，php从下到上是一个4层体系Zend引擎

　　Zend整体用纯c实现，是php的内核部分，它将php代码翻译(词法、语法解析等一系列编译过程)为可执行opcode的处理并实现相应的处理方法、实现了基本的数据结构(如hashtable、oo)、内存分配及管理、提供了相应的api方法供外部调用，是一切的核心，所有的外围功能均围绕zend实现。Extensions

　　围绕着zend引擎，extensions通过组件式的方式提供各种基础服务，我们常见的各种内置函数(如array系列)、标准库等都是通过extension来实现，用户也可以根据需要实现自己的extension以达到功能扩展、性能优化等目的(如贴吧正在使用的php中间层、富文本解析就是extension的典型应用)。Sapi

　　Sapi全称是Server Application Programming Interface，也就是服务端应用编程接口，sapi通过一系列钩子函数，使得php可以和外围交互数据，这是php非常优雅和成功的一个设计，通过sapi成功的将php本身和上层应用解耦隔离，php可以不再考虑如何针对不同应用进行兼容，而应用本身也可以针对自己的特点实现不同的处理方式。后面将在sapi章节中介绍上层应用

　　这就是我们平时编写的php程序，通过不同的sapi方式得到各种各样的应用模式，如通过webserver实现web应用、在命令行下以脚本方式运行等等。如果php是一辆车，那么车的框架就是php本身

　　Zend是车的引擎(发动机)

　　Ext下面的各种组件就是车的轮子

　　Sapi可以看做是公路，车可以跑在不同类型的公路上

　　而一次php程序的执行就是汽车跑在公路上。因此，我们需要：性能优异的引擎+合适的车轮+正确的跑道4、Sapi如前所述，sapi通过通过一系列的接口，使得外部应用可以和php交换数据并可以根据不同应用特点实现特定的处理方法，我们常见的一些sapi有：apache2handler

　　这是以apache作为webserver，采用mod_php模式运行时候的处理方式，也是现在应用最广泛的一种。cgi

　　这是webserver和php直接的另一种交互方式，也就是大名鼎鼎的fastcgi协议，在最近今年fastcgi+php得到越来越多的应用，也是异步webserver所唯一支持的方式。关于fastcgi和mod_php，可以参见另外一篇文章《php性能调研-mod_php vs fastcgi》cli

　　命令行调用的应用模式 Sapi的定义及主要接口函数如下图

图2 Sapi协议这里介绍一下其中一些主要函数startup：php被调用时初始化操作

　　比如cgi模式，在startup的时候会加载所有的extension并执行模块初始化工作。shutdown：php关闭时收尾工作

　　activate：请求初始化

　　dectivate：请求结束时收尾工作

　　ub_write：指定数据输出方式

　　比如apache2handler方式，由于php作为apache的一个so存在，因此其输出也就是调用apache的ap_write函数，而在cgi模式下，会系统调用write。sapi_error：错误处理函数

　　read_post：读取post数据

　　register_server_variables：往$_SERVER中注册环境变量

　　这个一般根据不同协议标准注册注册的变量。5、Php的执行流程&opcode我们先来看看php代码的执行所经过的流程。

图3 php代码的执行过程从图上可以看到，php实现了一个典型的动态语言执行过程：拿到一段代码后，经过词法解析、语法解析等阶段后，源程序会被翻译成一个个指令(opcodes)，然后ZEND虚拟机顺次执行这些指令完成操作。Php本身是用c实现的，因此最终调用的也都是c的函数，实际上，我们可以把php看做是一个c开发的软件。 通过上面描述不难看出，php的执行的核心是翻译出来的一条一条指令，也即opcodeu opcodeOpcode是php程序执行的最基本单位。一个opcode由两个参数(op1,op2)、返回值和处理函数组成。Php程序最终被翻译为一组opcode处理函数的顺序执行常见的几个处理函数 ZEND_ASSIGN_SPEC_CV_CV_HANDLER : 变量分配 ($a=$b) ZEND_DO_FCALL_BY_NAME_SPEC_HANDLER：函数调用 ZEND_CONCAT_SPEC_CV_CV_HANDLER：字符串拼接 $a.$b ZEND_ADD_SPEC_CV_CONST_HANDLER: 加法运算 $a+2 ZEND_IS_EQUAL_SPEC_CV_CONST：判断相等 $a==1 ZEND_IS_IDENTICAL_SPEC_CV_CONST：判断相等 $a===16、HashTable — 核心数据结构HashTable是zend的核心数据结构，在php里面几乎并用来实现所有常见功能，我们知道的php数组即是其典型应用，此外，在zend内部，如函数符号表、全局变量等也都是基于hash table来实现。 php的hash table具有如下特点：支持典型的key->value查询