标签：设计理念 自动转换 webserver 词法 嵌入 php脚本 类型 识别 速度
PHP是一种适用于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模块的软件框架。是一个强大的UI框架。
简言之；PHP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，因此最终调用的也是C的函数，实际上，我们可以把PHP看做一个C开发的软件。
一.PHP的设计理念及特点
1、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，目前PHP也早支持多线程模型。
2、弱类型语言：和C/C++、JAVA、C#等语言不同，PHP是一种弱类型的语言。一个变量的类型并不是一开始就确定不变的，运行中才会确定并可能发生隐式或显示的类型转换，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。
3、引擎（Zend）+组件（ext）的模式降低内部耦合。
4、中间层（sapi ）Sapi全称是Server Application Programming Interface 隔绝web server和PHP。
5、语法简单灵活，没有太多规范。缺点导致风格混杂。
二、PHP的四层体系
PHP的核心架构如下图：
PHP从下倒上是一个4层体系：
1、Zend引擎：Zend整体用纯C实现，是PHP的内核部分，他将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）、内存分配机制及管理、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。
2、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（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的典型应用）。
3、Sapi：Sapi全称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。
4、上层应用：这就是我们平时编写的PHP程序，通过不同的spai方式得到各种各样的应用模式，如何通过webserver实现web应用、在命令行下已脚本方式运行等等。
我们需要：性能优异的引擎（Zend）+合适的车轮（Ext）+正确的跑道（Sapi）。
三、Sapi
SAPI:Server Application Programming Interface 服务器端应用编程端口。它就是PHP与其它应用交互的接口，PHP脚本要执行有很多种方式，通过Web服务器，或者直接在命令行下，也可以嵌入在其他程序中。
SAPI提供了一个和外部通信的接口，常见的SAPI有：cgi 、fast-cgi、cli、isapi、apache 模块的 DLL
CGI
CGI即通用网关接口(Common Gateway Interface)，它是一段程序，通俗的讲CGI就象是一座桥，把网页和WEB服务器中的执行程序连接起来，它把HTML接收的指令传递给服务器的执 行程序，再把服务器执行程序的结果返还给HTML页。CGI 的跨平台性能极佳，几乎可以在任何操作系统上实现。
CGI方式在遇到连接请求（用户 请求）先要创建cgi的子进程，激活一个CGI进程，然后处理请求，处理完后结束这个子进程。这就是fork-and-execute模式。所以用cgi 方式的服务器有多少连接请求就会有多少cgi子进程，子进程反复加载是cgi性能低下的主要原因。都会当用户请求数量非常多时，会大量挤占系统的资源如内 存，CPU时间等，造成效能低下。
FastCGI
fast-cgi 是cgi的升级版本，FastCGI像是一个常驻(long-live)型的CGI，它可以一直执行着，只要激活后，不会每次都要花费时间去fork一 次。PHP使用PHP-FPM(FastCGI Process Manager)，全称PHP FastCGI进程管理器进行管理。
FastCGI的工作原理:
Web Server启动时载入FastCGI进程管理器(IIS ISAPI或Apache Module)
FastCGI进程管理器自身初始化，启动多个CGI解释器进程(可见多个php-cgi)并等待来自Web Server的连接。
当客户端请求到达Web Server时，FastCGI进程管理器选择并连接到一个CGI解释器。Web server将CGI环境变量和标准输入发送到FastCGI子进程php-cgi。
FastCGI子进程完成处理后将标准输出和错误信息从同一连接返回Web Server。当FastCGI子进程关闭连接时，请求便告处理完成。FastCGI子进程接着等待并处理来自FastCGI进程管理器(运行在Web Server中)的下一个连接。 在CGI模式中，php-cgi在此便退出了。
在上述情况中，你可以想象CGI通常有多慢。每一个Web 请求PHP都必须重新解析php.ini、重新载入全部扩展并重初始化全部数据结构。使用FastCGI，所有这些都只在进程启动时发生一次。一个额外的 好处是，持续数据库连接(Persistent database connection)可以工作。
APACHE2HANDLER
PHP作为Apache模块，Apache服务器在系统启动后，预先生成多个进程副本驻留在内存中，一旦有请求出 现，就立即使用这些空余的子进程进行处理，这样就不存在生成子进程造成的延迟了。这些服务器副本在处理完一次HTTP请求之后并不立即退出，而是停留在计 算机中等待下次请求。对于客户浏览器的请求反应更快，性能较高。
apache模块的DLL：
该运行模式是我们以前在windows环境下使用apache服务器经常使用的，而在模块化(DLL)中，PHP是与Web服务器一起启动并运行的。（是apache在CGI的基础上进行的一种扩展，加快PHP的运行效率）
ISAPI:
ISAPI即Internet Server Application Program Interface，是微软提供的一套面向Internet服务的API接口.一个ISAPI的DLL，可以在被用户请求激活后长驻内存，等待用户的另一个请求，还可以在一个DLL里设置多个用户请求处理函数，此外，ISAPI的DLL应用程序和WWW服务器处于同一个进程中，效率要显著高于CGI。
cli:
cli是php的命令行运行模式，大家经常会使用它，但是可能并没有注意到（例如：我们在linux下经常使用 “php -m”查找PHP安装了那些扩展就是PHP命令行运行模式；
在windows下使用cli模式从命令行进入www目录，然后运行
php test.php
命令执行test.php文件
四、PHP的执行流程&opcode
PHP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，因此最终调用的也是C的函数，实际上，我们可以把PHP看做一个C开发的软件。
PHP的执行的核心是翻译出来的一条一条指令，也是opcode。
Opcode是PHP程序执行的最基本单位。
在计算机科学领域中，操作码(Operation Code, OPCode)被用于描述机器语言指令中，指定要执行某种操作的那部分机器码，构成OPCode的指令格式和规范由处理器的指令规范指定。
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===1
五、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具有如下特点：
1、支持典型的key->value查询
2、可以当做数组使用
3、添加、删除节点是O（1）复杂度
4、key支持混合类型：同时存在关联数组合索引数组
5、Value支持混合类型：array("string",2332)
6、支持线性遍历：如foreach
Zend hash table实现了典型的hash表散列结构，同时通过附加一个双向链表，提供了正向、反向遍历数组的功能。其结构如下图：
可以看到：在hash table中既有key->value形式的散列结构，也有双向链表模式，使得它能够非常方便的支持快速查找和线性遍历。
1、散列结构：Zend的散列结构是典型的hash表模型，通过链表的方式来解决冲突。需要注意的是zend的hash table是一个自增长的数据结构，当hash表数目满了之后，其本身会动态以2倍的方式扩容并重新元素位置。初始大小均为8。另外，在进行 key->value快速查找时候，zend本身还做了一些优化，通过空间换时间的方式加快速度。比如在每个元素中都会用一个变量 nKeyLength标识key的长度以作快速判定。
2、双向链表：Zend hash table通过一个链表结构，实现了元素的线性遍历。理论上，做遍历使用单向链表就够了，之所以使用双向链表，主要目的是为了快速删除，避免遍历。 Zend hash table是一种复合型的结构，作为数组使用时，即支持常见的关联数组也能够作为顺序索引数字来使用，甚至允许2者的混合。PHP关联数组：关联数组是典型的hash_table应用。一次查询过程经过如下几步（从代码可以看出，这是一个常见的hash查询过程并增加一些快速判定加速查找。）：
getKeyHashValue h;
index = n & nTableMask;
Bucket *p = arBucket[index];
while (p) {
if ((p->h == h) && (p->nKeyLength == nKeyLength)) {
RETURN p->data;
}
p=p->next;
}
RETURN FALTURE;
4、PHP索引数组：索引数组就是我们常见的数组，通过下标访问。例如 $arr[0]，Zend HashTable内部进行了归一化处理，对于index类型key同样分配了hash值和nKeyLength(为0)。内部成员变量 nNextFreeElement就是当前分配到的最大id，每次push后自动加一。正是这种归一化处理，PHP才能够实现关联和非关联的混合。由于 push操作的特殊性，索引key在PHP数组中先后顺序并不是通过下标大小来决定，而是由push的先后决定。例如 $arr[1] = 2; $arr[2] = 3;对于double类型的key，Zend HashTable会将他当做索引key处理
六、PHP变量
PHP是一门弱类型语言，本身不严格区分变量的类型。PHP在变量申明的时候不需要指定类型。
PHP在程序运行期间可能进行变量类型的隐示转换。 和其他强类型语言一样，程序中也可以进行显示的类型转换。
PHP变量可以分为简单类型(int、string、bool)、集合类型(array resource object)和常量(const)。以上所有的变量在底层都是同一种结构 zval。
Zval主要由三部分组成：
Zvalue是用来保存一个变量的实际数据。因为要存储多种类型，所以zvalue是一个union，也由此实现了弱类型。
PHP变量类型和其实际存储对应关系如下：
常见的字符串拼接方式及速度比较：假设有如下4个变量：$strA=‘123’; $strB = ‘456’; $intA=123; intB=456;
现在对如下的几种字符串拼接方式做一个比较和说明：
$res = $strA.$strB和$res = “$strA$strB” 2 这种情况下，zend会重新malloc一块内存并进行相应处理，其速度一般 3 $strA = $strA.$strB 4 这种是速度最快的，zend会在当前strA基础上直接relloc，避免重复拷贝 5 $res = $intA.$intB 6 这种速度较慢，因为需要做隐式的格式转换，实际编写程序中也应该注意尽量避免 7 $strA = sprintf (“%s%s”,$strA.$strB); 8 这会是最慢的一种方式，因为sprintf在PHP中并不是一个语言结构，本身对于格式识别和处理就需要耗费比较多时间，另外本身机制
也是malloc内存。不过sprintf的方式最具可读性，实际中可以根据具体情况灵活选择。
在zval中，对于resource，lval作为指针来使用，直接指向资源所在的地址。Resource可以是任意的复合结构，我们熟悉的mysqli、fsock、memcached等都是资源。
如何使用资源：
文章出处:
https://www.cnblogs.com/wanglijun/p/8830932.html
https://blog.csdn.net/zhuocr/article/details/60328967
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