计算机前端

在上一篇文章中,我们从 PHP 是解释性语言、动态语言和底层实现等三个方面,探讨了 PHP 性能的问题。本文就深入到 PHP 的微观层面,我们来了解 PHP 在使用和编写代码过程中,性能方面,可能需要注意和提升的地方。

【编者按】此前,阅读过了很多关于 PHP 性能分析的文章,不过写的都是一条一条的规则,而且,这些规则并没有上下文,也没有明确的实验来体现出这些规则的优势,同时讨论的也侧重于一些语法要点。本文就改变 PHP 性能分析的角度,并通过实例来分析出 PHP 的性能方面需要注意和改进的点。

在开始分析之前,我们得掌握一些与性能分析相关的函数。这些函数让我们对程序性能有更好的分析和评测。

PHP 性能分析与实验——性能的宏观分析

图片 1

在上一篇文章中,我们从 PHP 是解释性语言、动态语言和底层实现等三个方面,探讨了 PHP 性能的问题。本文就深入到 PHP 的微观层面,我们来了解 PHP 在使用和编写代码过程中,性能方面,可能需要注意和提升的地方。

一、性能分析相关的函数与命令

在开始分析之前,我们得掌握一些与性能分析相关的函数。这些函数让我们对程序性能有更好的分析和评测。

1.1、时间度量函数

平时我们常用 time() 函数,但是返回的是秒数,对于某段代码的内部性能分析,到秒的精度是不够的。于是要用 microtime 函数。而 microtime 函数可以返回两种形式,一是字符串的形式,一是浮点数的形式。不过需要注意的是,在缺省的情况下,返回的精度只有4位小数。为了获得更高的精确度,我们需要配置 precision。

如下是 microtime 的使用结果。

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

输出为:

bash-3.2# phptime.php

1441360050.3286 
1441360050.3292 
0.00053000450134277

而在代码前面加上一行:

ini_set("precision", 16);

输出为:

bash-3.2# phptime.php

1441360210.932628 
1441360210.932831 
0.0002031326293945312

除了 microtime 内部统计之外, 还可以使用 getrusage 来取得用户态的时长。在实际的操作中,也常用 time 命令来计算整个程序的运行时长,通过多次运行或者修改代码后运行,得到不同的时间长度以得到效率上的区别。 具体用法是:time phptime.php ,则在程序运行完成之后,不管是否正常结束退出,都会有相关的统计。

bash-3.2# time phptime.php

1441360373.150756 
1441360373.150959 
0.0002031326293945312

real 0m0.186s 
user 0m0.072s 
sys 0m0.077s

因为本文所讨论的性能问题,往往分析上百万次调用之后的差距与趋势,为了避免代码中存在一些时间统计代码,后面我们使用 time 命令居多。

一、性能分析相关的函数与命令

1.2、内存使用相关函数

分析内存使用的函数有两个:memory_ get_ usage、memory_ get_ peak_usage,前者可以获得程序在调用的时间点,即当前所使用的内存,后者可以获得到目前为止高峰时期所使用的内存。所使用的内存以字节为单位。

$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";

输出如下:

bash-3.2# phphelloworld.php

Hello,world! 
224400 224568 168 227424

可以看到,即使程序中间只输出了一句话,再加上变量存储,也消耗了168个字节的内存。

对于同一程序,不同 PHP 版本对内存的使用并不相同,甚至还差别很大。

$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";

在 PHP 5.2 中,内存使用如下:

[root@localhostphpperf]# php52 memory.php

0: 93784 bytes 
10000: 93784 bytes 
…… 80000: 93784 bytes 
90000: 93784 bytes 
peak: 262144 bytes

PHP 5.3 中,内存使用如下

[root@localhostphpperf]# phpmemory.php

0: 634992 bytes 
10000: 634992 bytes 
…… 80000: 634992 bytes 
90000: 634992 bytes 
peak: 786432 bytes

可见 PHP 5.3 在内存使用上要粗放了一些。

PHP 5.4 – 5.6 差不多,有所优化:

[root@localhostphpperf]# php56 memory.php

0: 224944 bytes 
10000: 224920 bytes 
…… 80000: 224920 bytes 
90000: 224920 bytes 
peak: 262144 bytes

而 PHP 7 在少量使用时,高峰内存的使用,增大很多。

[root@localhostphpperf]# php7 memory.php

0: 353912 bytes 
10000: 353912 bytes 
…… 80000: 353912 bytes 
90000: 353912 bytes 
peak: 2097152 bytes

从上面也看到,以上所使用的 PHP 都有比较好的垃圾回收机制,10万次初始化,并没有随着对象初始化的增多而增加内存的使用。PHP7 的高峰内存使用最多,达到了接近 2M。

下面再来看一个例子,在上面的代码的基础上,我们加上一行,如下:

$obj->self = $obj;

代码如下:

$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";

这时候再来看看内存的使用情况,中间表格主体部分为内存使用量,单位为字节。

图片 2

图表如下:

图片 3

PHP 5.2 并没有合适的垃圾回收机制,导致内存使用越来越多。而5.3 以后内存回收机制导致内存稳定在一个区间。而也可以看见 PHP7 内存使用最少。把 PHP 5.2 的图形去掉了之后,对比更为明显。

图片 4

可见 PHP7 不仅是在算法效率上,有大幅度的提升,在大批量内存使用上也有大幅度的优化(尽管小程序的高峰内存比历史版本所用内存更多)。

1.1、时间度量函数

平时我们常用 time() 函数,但是返回的是秒数,对于某段代码的内部性能分析,到秒的精度是不够的。于是要用 microtime 函数。而 microtime 函数可以返回两种形式,一是字符串的形式,一是浮点数的形式。不过需要注意的是,在缺省的情况下,返回的精度只有4位小数。为了获得更高的精确度,我们需要配置 precision。

如下是 microtime 的使用结果。

    $start= microtime(true);
    echo $start."n";
    $end = microtime(true);
    echo $end."n";
    echo ($end-$start)."n";

输出为:

    bash-3.2# phptime.php

    1441360050.3286
    1441360050.3292
    0.00053000450134277

而在代码前面加上一行:

        ini_set("precision", 16);

输出为:

    bash-3.2# phptime.php

    1441360210.932628
    1441360210.932831
    0.0002031326293945312

除了 microtime 内部统计之外, 还可以使用 getrusage 来取得用户态的事长。在实际的操作中,也常用 time 命令来计算整个程序的运行时长,通过多次运行或者修改代码后运行,得到不同的时间长度以得到效率上的区别。 具体用法是:time phptime.php ,则在程序运行完成之后,不管是否正常结束退出,都会有相关的统计。

    bash-3.2# time phptime.php

    1441360373.150756
    1441360373.150959
    0.0002031326293945312

    real    0m0.186s
    user    0m0.072s
    sys     0m0.077s

因为本文所讨论的性能问题,往往分析上百万次调用之后的差距与趋势,为了避免代码中存在一些时间统计代码,后面我们使用 time 命令居多。

1.3、垃圾回收相关函数

在 PHP 中,内存回收是可以控制的,我们可以显式地关闭或者打开垃圾回收,一种方法是通过修改配置,zend.enable_gc=Off 就可以关掉垃圾回收。缺省情况下是 On 的。另外一种手段是通过 gc _enable()和gc _disable()函数分别打开和关闭垃圾回收。

比如在上面的例子的基础上,我们关闭垃圾回收,就可以得到如下数据表格和图表。

代码如下:

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";

分别在 PHP 5.3、PHP5.4 、PHP5.5、PHP5.6 、PHP7 下运行,得到如下内存使用统计表。

图片 5

图表如下,PHP7 还是内存使用效率最优的。

图片 6

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:

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。

1.2、内存使用相关函数

分析内存使用的函数有两个:memory_ get_ usage、memory_ get_ peak_usage,前者可以获得程序在调用的时间点,即当前所使用的内存,后者可以获得到目前为止高峰时期所使用的内存。所使用的内存以字节为单位。

    $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";

输出如下:

    bash-3.2# phphelloworld.php

    Hello,world!
    224400  224568  168     227424

可以看到,即使程序中间只输出了一句话,再加上变量存储,也消耗了168个字节的内存。

对于同一程序,不同 PHP 版本对内存的使用并不相同,甚至还差别很大。

    $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(), " bytesn";
        }
    }
    echo "  peak: ",memory_get_peak_usage(true), " bytesn";

在 PHP 5.2 中,内存使用如下:

    [root@localhostphpperf]# php52 memory.php


    0: 93784 bytes
    10000: 93784 bytes
    ……
    80000: 93784 bytes
    90000: 93784 bytes
    peak: 262144 bytes

PHP 5.3 中,内存使用如下

    [root@localhostphpperf]# phpmemory.php


    0: 634992 bytes
    10000: 634992 bytes
    ……
    80000: 634992 bytes
    90000: 634992 bytes
    peak: 786432 bytes

可见 PHP 5.3 在内存使用上要粗放了一些。

PHP 5.4 - 5.6 差不多,有所优化:

    [root@localhostphpperf]# php56 memory.php


    0: 224944 bytes
    10000: 224920 bytes
    ……
    80000: 224920 bytes
    90000: 224920 bytes
    peak: 262144 bytes

而 PHP 7 在少量使用时,高峰内存的使用,增大很多。

    [root@localhostphpperf]# php7 memory.php


    0: 353912 bytes
    10000: 353912 bytes
    ……
    80000: 353912 bytes
    90000: 353912 bytes
    peak: 2097152 bytes

从上面也看到,以上所使用的 PHP 都有比较好的垃圾回收机制,10万次初始化,并没有随着对象初始化的增多而增加内存的使用。PHP7 的高峰内存使用最多,达到了接近 2M。

下面再来看一个例子,在上面的代码的基础上,我们加上一行,即如下加粗的一行:

    $obj->self = $obj;

代码如下:

    $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(), " bytesn";
        }
    }
    echo "  peak: ",memory_get_peak_usage(true), " bytesn";

这时候再来看看内存的使用情况,中间表格主体部分为内存使用量,单位为字节。

图片 7

PHP性能分析与实验

图表如下:

图片 8

PHP性能分析与实验

PHP 5.2 并没有合适的垃圾回收机制,导致内存使用越来越多。而5.3 以后内存回收机制导致内存稳定在一个区间。而也可以看见 PHP7 内存使用最少。把 PHP 5.2 的图形去掉了之后,对比更为明显。

图片 9

PHP性能分析与实验

可见 PHP7 不仅是在算法效率上,有大幅度的提升,在大批量内存使用上也有大幅度的优化(尽管小程序的高峰内存比历史版本所用内存更多)。

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。

1.3、垃圾回收相关函数

在 PHP 中,内存回收是可以控制的,我们可以显式地关闭或者打开垃圾回收,一种方法是通过修改配置,zend.enable_gc=Off 就可以关掉垃圾回收。缺省情况下是 On 的。另外一种手段是通过 gc _enable()和gc _disable()函数分别打开和关闭垃圾回收。

比如在上面的例子的基础上,我们关闭垃圾回收,就可以得到如下数据表格和图表。

代码如下:

    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(), " bytesn";
        }
    }
    echo "  peak: ",memory_get_peak_usage(true), " bytesn";

分别在 PHP 5.3、PHP5.4 、PHP5.5、PHP5.6 、PHP7 下运行,得到如下内存使用统计表。

图片 10

PHP性能分析与实验

图表如下,PHP7 还是内存使用效率最优的。

图片 11

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。

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!");
}

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

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

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。

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。

2.2、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";
}

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

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。

2.1、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!");
    }

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

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

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。

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