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PHP中被忽略的效能優化利器:生成器

如果是做Python或者其他語言的小夥伴,對於生成器應該不陌生。但很多PHP開發者或許都不知道生成器這個功能,可能是因為生成器是PHP 5.5.0才引入的功能,也可以是生成器作用不是很明顯。但是,生成器功能的確非常有用。

優點

直接講概念估計你聽完還是一頭霧水,所以我們先來說說優點,也許能勾起你的興趣。那麼生成器有哪些優點,如下:

  • 生成器會對PHP應用的效能有非常大的影響
  • PHP程式碼執行時節省大量的記憶體
  • 比較適合計算大量的資料

那麼,這些神奇的功能究竟是如何做到的?我們先來舉個例子。

概念引入

首先,放下生成器概念的包袱,來看一個簡單的PHP函式:

function createRange($number){
    $data = [];
    for($i=0;$i<$number;$i++){
        $data[] = time();
    }
    return $data;
}

這是一個非常常見的PHP函式,我們在處理一些陣列的時候經常會使用。這裡的程式碼也非常簡單:

  1. 我們建立一個函式。
  2. 函式內包含一個for迴圈,我們迴圈的把當前時間放到$data裡面
  3. for迴圈執行完畢,把$data返回出去。

下面沒完,我們繼續。我們再寫一個函式,把這個函式的返回值迴圈打印出來:

$result = createRange(10); // 這裡呼叫上面我們建立的函式
foreach($result as $value){
    sleep(1);//這裡停頓1秒,我們後續有用
    echo $value.'<br />';
}

我們在瀏覽器裡面看一下執行結果:

這裡非常完美,沒有任何問題。(當然sleep(1)

效果你們看不出來)

思考一個問題

我們注意到,在呼叫函式createRange的時候給$number的傳值是10,一個很小的數字。假設,現在傳遞一個值10000000(1000萬)。

那麼,在函式createRange裡面,for迴圈就需要執行1000萬次。且有1000萬個值被放到$data裡面,而$data陣列在是被放在記憶體內。所以,在呼叫函式時候會佔用大量記憶體。

這裡,生成器就可以大顯身手了。

建立生成器

我們直接修改程式碼,你們注意觀察:

function createRange($number){
    for($i=0;$i<$number;$i++){
        yield time();
    }
}

看下這段和剛剛很像的程式碼,我們刪除了陣列$data,而且也沒有返回任何內容,而是在time()之前使用了一個關鍵字yield

使用生成器

我們再執行一下第二段程式碼:

$result = createRange(10); // 這裡呼叫上面我們建立的函式
foreach($result as $value){
    sleep(1);
    echo $value.'<br />';
}

我們奇蹟般的發現了,輸出的值和第一次沒有使用生成器的不一樣。這裡的值(時間戳)中間間隔了1秒。

這裡的間隔一秒其實就是sleep(1)造成的後果。但是為什麼第一次沒有間隔?那是因為:

  • 未使用生成器時:createRange函式內的for迴圈結果被很快放到$data中,並且立即返回。所以,foreach迴圈的是一個固定的陣列。
  • 使用生成器時:createRange的值不是一次性快速生成,而是依賴於foreach迴圈。foreach迴圈一次,for執行一次。

到這裡,你應該對生成器有點兒頭緒。

深入理解生成器

程式碼剖析

下面我們來對於剛剛的程式碼進行剖析。

function createRange($number){
    for($i=0;$i<$number;$i++){
        yield time();
    }
}

$result = createRange(10); // 這裡呼叫上面我們建立的函式
foreach($result as $value){
    sleep(1);
    echo $value.'<br />';
}

我們來還原一下程式碼執行過程。

  1. 首先呼叫createRange函式,傳入引數10,但是for值執行了一次然後停止了,並且告訴foreach第一次迴圈可以用的值。
  2. foreach開始對$result迴圈,進來首先sleep(1),然後開始使用for給的一個值執行輸出。
  3. foreach準備第二次迴圈,開始第二次迴圈之前,它向for迴圈又請求了一次。
  4. for迴圈於是又執行了一次,將生成的時間戳告訴foreach.
  5. foreach拿到第二個值,並且輸出。由於foreachsleep(1),所以,for迴圈延遲了1秒生成當前時間

所以,整個程式碼執行中,始終只有一個記錄值參與迴圈,記憶體中也只有一條資訊。

無論開始傳入的$number有多大,由於並不會立即生成所有結果集,所以記憶體始終是一條迴圈的值。

概念理解

到這裡,你應該已經大概理解什麼是生成器了。下面我們來說下生成器原理。

首先明確一個概念:生成器yield關鍵字不是返回值,他的專業術語叫產出值,只是生成一個值

那麼程式碼中foreach迴圈的是什麼?其實是PHP在使用生成器的時候,會返回一個Generator類的物件。foreach可以對該物件進行迭代,每一次迭代,PHP會通過Generator例項計算出下一次需要迭代的值。這樣foreach就知道下一次需要迭代的值了。

而且,在執行中for迴圈執行後,會立即停止。等待foreach下次迴圈時候再次和for索要下次的值的時候,for迴圈才會再執行一次,然後立即再次停止。直到不滿足條件不執行結束。

實際開發應用

很多PHP開發者不瞭解生成器,其實主要是不瞭解應用領域。那麼,生成器在實際開發中有哪些應用?

讀取超大檔案

PHP開發很多時候都要讀取大檔案,比如csv檔案、text檔案,或者一些日誌檔案。這些檔案如果很大,比如5個G。這時,直接一次性把所有的內容讀取到記憶體中計算不太現實。

這裡生成器就可以派上用場啦。簡單看個例子:讀取text檔案

我們建立一個text文字文件,並在其中輸入幾行文字,示範讀取。

<?php
header("content-type:text/html;charset=utf-8");
function readTxt()
{
    # code...
    $handle = fopen("./test.txt", 'rb');

    while (feof($handle)===false) {
        # code...
        yield fgets($handle);
    }

    fclose($handle);
}

foreach (readTxt() as $key => $value) {
    # code...
    echo $value.'<br />';
}

通過上圖的輸出結果我們可以看出程式碼完全正常。

但是,背後的程式碼執行規則卻一點兒也不一樣。使用生成器讀取檔案,第一次讀取了第一行,第二次讀取了第二行,以此類推,每次被載入到記憶體中的文字只有一行,大大的減小了記憶體的使用。

這樣,即使讀取上G的文字也不用擔心,完全可以像讀取很小檔案一樣編寫程式碼。

轉自:https://segmentfault.com/a/1190000012334856