处理 PHP 应用程序中的并发和并行：技术和工具-php教程-PHP中文网

Handling Concurrency and Parallelism in PHP Applications: Techniques and Tools

处理 PHP 应用程序中的并发和并行

并发和并行通常可以互换使用，但它们具有不同的含义，特别是在应用程序性能方面。在 PHP 应用程序中，由于 PHP 的同步执行模型，管理这些概念可能具有挑战性。但是，根据应用程序的要求，可以利用多种技术和工具来有效地处理并发和并行性。

1.并发与并行

并发是指应用程序通过在多个任务之间切换来同时处理多个任务的能力。它不一定涉及同时运行任务，但通常通过交错执行来给人一种这样做的错觉。
并行是指同时运行多个任务，实际上是并行，利用多个 CPU 核心。

在 PHP 中，由于它主要是一种单线程语言，因此实现并行性通常需要额外的库或工具。然而，可以通过正确的方法在 PHP 的同步模型中处理并发。

2.在 PHP 中处理并发

PHP 中的并发可以通过多种方式实现：

a.通过 pcntl_fork() 使用多进程（分叉）

PHP 提供了 pcntl（进程控制）扩展来管理进程。此扩展允许您分叉新进程，每个进程都可以同时处理单独的任务。

示例：

<?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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这种方法允许通过分叉子进程来并行处理任务来实现并发，但这并不是真正的并行，因为每个进程都是独立运行的。

限制：

pcntl 扩展不适用于所有 PHP 设置（例如共享托管环境）。
对于由于进程开销而需要大量计算的任务来说，它并不理想。

b.使用 pthreads 进行多线程（已弃用）

pthreads 扩展允许 PHP 实现多线程。这提供了真正的并行性，PHP 可以在同一进程中创建线程。但是，从 PHP 7.4 开始，此扩展已被弃用，不再推荐。

替代方案：对于较新版本的 PHP，您应该使用更现代的技术，例如并行（见下文）或外部服务，例如消息队列。

3.在 PHP 中处理并行

要在 PHP 中实现并行性（真正的任务同时执行），您需要多处理或多线程功能。 PHP 在语言级别上没有对此的内置支持，但是有外部库和工具可以让您实现并行性。

a.使用并行扩展（推荐 PHP 7.2）

并行扩展是 PHP 中多线程的现代解决方案。它允许 PHP 脚本创建并行任务并在不同的 CPU 核心上同时执行它们。

示例：

<?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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这允许您利用多核处理器并行运行任务。并行扩展比 pthread 更高效、更易于使用。

优点：

它提供了与现代 PHP 版本真正的并行性。
用于并行执行和线程之间通信的简单 API。

限制：

并行扩展并非在所有 PHP 环境中都可用。
它主要是为命令行 PHP 设计的，可能无法很好地处理 Web 请求。

b.使用外部工具实现并行

Gearman：Gearman 是一个作业服务器，可以将任务分配给多个工作人员。这允许 PHP 应用程序将任务卸载到多台机器或进程，从而提供并发性和并行性。 Gearman 非常适合可以异步分发和处理的作业。
RabbitMQ：像 RabbitMQ 这样的消息代理可以帮助在多个工作人员之间分配任务。通过将任务发送到队列，不同的worker可以同时处理任务。当任务可以彼此独立执行时，这是一个很好的解决方案。
ReactPHP 和 Swoole：对于事件驱动的并发，可以使用 ReactPHP 和 Swoole 等库来处理异步任务。 ReactPHP 允许非阻塞 I/O 操作，这可以使应用程序中的并发请求更加高效。 Swoole 提供基于协程的并行性，允许 PHP 管理多个执行线程。

4.管理并发 I/O（非阻塞）

PHP 应用程序中经常需要并发的关键领域之一是 I/O 密集型任务，例如数据库查询、API 调用或读/写文件。对于非阻塞 I/O，我们可以使用：

a. ReactPHP

ReactPHP 是一个低级库，允许您无阻塞地处理异步 I/O 操作。它使用事件循环来同时处理多个任务，而不需要额外的线程或进程。

示例：

<?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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在此示例中，ReactPHP 允许并发处理 HTTP 请求，而不会阻塞主执行。

b.斯沃尔

Swoole 是一个基于协程的高性能 PHP 扩展，提供异步、并行和协程功能。它旨在并发和并行处理任务，使其成为需要同时处理大量请求的 PHP 应用程序的绝佳选择。

5. PHP 中并发性和并行性的注意事项

虽然 PHP 本身并不是为处理并发和并行而构建的，但这些技术和库可以帮助您同时或并行管理多个任务。以下是在 PHP 中处理并发和并行性时的一些注意事项：

资源管理：处理并发和并行通常需要更多内存和CPU资源，因此您应该密切监控应用程序的资源使用情况。
错误处理：管理并发或并行进程中的错误可能很棘手。确保在每个进程或线程中正确处理异常和错误。
数据库连接：如果您的并行任务涉及数据库查询，请确保每个进程/线程都有自己的数据库连接或使用连接池来避免争用。
环境：某些并发和并行技术（例如并行扩展、pcntl 等）可能无法在执行时间或内存有限的 Web 服务器（例如共享托管）中工作。这些工具通常更适合基于 CLI 的 PHP 应用程序。