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PHP内核中的对象管理机制

在PHP中,变量存储在一个名叫ZVAL的容器中。它也是PHP实现弱语言的关键因素之一。 这个容器是一个标记类型和记录所有PHP实现的类型的集合体。而对象作为其存储类型的一种, 以type=IS_OBJECT为标记,以zend_object_value结构体为值。但是zend_object_value的结构体仅有两个字段handle和handlers。 而这两个字段就是今天我们所要说的对象管理机制的关键点。

handle字段是zend_object_handle类型,而zend_object_handle仅仅是unsigned int的一个别名。 这个字段是干嘛用的呢?它是一个索引,是一个对象存储列表的索引。这个对象存储列表是PHP内核中对象的存储地, 或者我们可以称其为“对象池”。

在PHP的请求初始化阶段,PHP会初始化这个对象池,预先分配 1024 个存储对象的空间。 当我们使用 new 关键字创建一个对象时,PHP会将这个对象放入到对象池中,handle字段作为其索引返回。 如果总的对象个数小于1024(或现有列表长度的最大值),则handle会返回最后的一个值, 如果总的对象个数大于1024(或现有列表长度的最大值),则将列表的长度左移一位,将之前的top值作为handle字段返回。 当我们将对象的引用计数减小时,PHP最终会调用对象操作API中的引用计数减少操作函数,当对象的引用计数小于1时会执行垃圾回收机制。

PHP的这个对象存储机制,有点类似于在表设计时将一对多关系中的多的一边独立成一个表存储, 这样的设计不仅仅是低耦合的,而且在对象利用,节省内存等方面有一定的优化。

handlers字段是zend_object_handlers类型,这个类型是一个结构体,包括对象的所有处理函数。默认情况下,对象创建时使用标准处理函数。 对象的变量调用,引用计数处理,克隆,函数调用等等操作都包括在这个结构体中,这相当于是对象处理的统一接口。 对于不同的需求,也可以定制这些处理函数的实现,这又相当于是一个默认值,你可以选择非默认的自定义的处理函数。 如果从面向对象的角度思考这个设计,这应该是一个类似于门面模式 ,或者说是面向接口的编程原则。

对象池的相关操作的实现在 Zend/zend_object_API.c文件,对象的操作的标准实现基本上都在 Zend/zend_object_handlers.c文件。

关于对象的前前后后在即将发布的 TIPI 第五章类和面向对象中有详细说明。

XML解析中DOM和SAX的比较和选择

在前面的文章 <<PHP中的XML解析的5种方法>> 中以功能实现为维度实现了XML的解析。 今天我们从另外的维度说说XML解析的两种方式。 一般来说,在PHP中,XML的解析包括DOM,SAX,正则表达式等常规方式。 特别是前面的两种,不管是在PHP中还是在Java等语言中都有使用。

DOM解析器

DOM 是具有平台和语言无关性。它是表示 XML 文档的官方 W3C 标准。 DOM解析器在实现方式是预加载整个文档,并把XML文档转化为一个包含其内容的树。 这个树结构方便开发人员在其中寻找特定信息,并可以调用树的一些操作很容易的添加和修改树中的元素。

在PHP中,它在形式上是基于对象的存储,然而在本质上是存储在一堆结构体中, 在对象与对象的之间是以一种类似于父子的概念关系存在,从而在整体上构成了一个树的结构。

由于DOM解析器是预加载的,所以整个文档的结构在内存中是持久存在的。因此可以在其生命周期中随时修改它,以便应用程序能对数据和结构作出更改。 它还可以在任何时候在整个树结构中上下导航,并且DOM解析器使用起来比较简单。 但是,同样因为是预加载的方式,需要处理整个 XML 文档,所以对性能和内存的要求比较高。 当遇到特别大的文档时,解析和加载整个文档可能会很慢且很耗资源, 此时我们就需要另外一种方式,比如一边读取一边处理,又或者类似于SAX基于事件的模型。

在PHP中使用DOM解析器是基于DOMDocument类来实现。具体的实现请移步之前的文章: <<PHP中的XML解析的5种方法>>

SAX解析器

SAX是simple API for XML的简写,与DOM不同,它并不进行预加载操作,而是一边扫描文档,一边解析。 SAX解析器 采用了基于事件的模型,它在解析 XML 文档的时候可以触发一系列的事件, 当发现给定的tag的时候,它可以激活一个回调函数,告诉该函数指定的标签已经找到。 SAX解析器 对内存的要求通常会比较低,因为它让开发人员自己来决定所要处理的tag。 特别是当开发人员只需要处理文档中所包含的部分数据时,SAX解析器 这种扩展能力得到了更好的体现。 但用 SAX 解析器的时候编码工作会比较困难,而且很难同时访问同一个文档中的多处不同数据。    看一个PHP中使用SAX解析器的例子。我们使用Google天气API的XML文档。

API地址:http://www.google.com/ig/api?weather=shenzhen

<?php
/**
 * 简单的Google天气SAX解析器
 * 解析http://www.google.com/ig/api?weather=shenzhen中将来几天的天所情况
 */
class weatherSaxParser {

    private $_parser;
    private $_xmlData;
    /**
     * 当前的Tag
     * @var <type>
     */
    private $_tag;
    private $_weather;
    /**
     * 保存天气的数组的key
     * @var <type>
     */
    private $_key;
    private $_attributes;
    /**
     *需要解析的标签集合
     * @var <type>
     */
    private $_parseTags = array('low', 'day_of_week', 'high', 'condition');

    public function __construct() {
        $this->_key = 0;
        $this->_parser = xml_parser_create();

        xml_set_object($this->_parser, $this);
        xml_set_element_handler($this->_parser, 'tagStart', 'tagEnd');
        xml_set_character_data_handler($this->_parser, 'tagContent');
    }

    public function setXmlData($xml) {
        $this->_xmlData = $xml;
    }

    /**
     * 执行解析操作
     */
    public function run() {
        xml_parse($this->_parser, $this->_xmlData);
    }

    /**
     * 标签开始回调函数
     * @param <type> $parser
     * @param <type> $tagName
     * @param <type> $attributes
     */
    public function tagStart($parser, $tagName, $attributes = NULL ) {
        $this->_tag = strtolower($tagName);
        $this->_attributes = $attributes;

        if ($this->_tag == 'forecast_conditions') {
            $item = array();
            $this->_weather[$this->_key] = $item;
            $this->_key++;
        }

        if ($this->checkTag()) {
            if (empty($this->_weather[$this->_key - 1][$this->_tag])) {
                $this->_weather[$this->_key - 1][$this->_tag] = $this->_attributes['DATA'];
            }
        }
    }

    public function tagEnd($parser, $tagName ) {

        $this->_tag = NULL;
        $htis->_attributes = NULL;
    }

    public function tagContent($parser, $content ) {

        if ($this->checkTag()) {
            $this->_weather[$this->_key - 1][$this->_tag] = $content;
        }
    }

    public function __destruct() {
        xml_parser_free($this->_parser);
    }

    public function checkTag() {
        return in_array($this->_tag, $this->_parseTags) && $this->_key > 0;
    }

    public function getWeather() {
        return $this->_weather;
    }

}

$fp = fopen('weather.xml', 'r');

$saxParser = new weatherSaxParser();

while ($data = fread($fp, 4096)) {
    $saxParser->setXmlData($data);
    $saxParser->run();
}

print_r($saxParser->getWeather());

unset($saxParser);

以上针对XML文档中’low’, ‘day_of_week’, ‘high’, ‘condition’, ‘forecast_conditions’等标签进行处理。 在SAX解析器中,对于文档的遍历也是依赖于文件的行读取操作。

从上面的例子我们也可以看出SAX解析器的一些缺点:

  • SAX解释器不允许对XML文件随机存取,只能顺序读取
  • SAX解释器中元素之间的遍历困难,在多个标签间移动比较困难
  • SAX是解析一个节点后回调一个方法,把该节点相关信息传送个调用者,然后丢弃这些信息,继续解析下一个节点。它不会预存储整个XML文档,也不会在解析后保存任何解析结果。
  • SAX的修改XML能力差

结论

DOM 采用建立树形结构的方式访问 XML 文档,它体现了预处理的编程优化思想。这对于一次获取多次查询或修改的情况较适用,并且DOM具有良好的接口定义,编程较方便,一般来说,选择DOM会舒服很多。 但是SAX也有其存在的理由,SAX 采用的事件模型,它体现了只取所需的优化思想。这对于只处理一次或数据量巨大导致无法预加载时有更好的性能。

DOM与SAX有点类似于PHP中读取文件操作file_get_contents和fopen/fread/feof的组合。 file_get_contents的使用比较方便,并且可以一次性将所有数据取出来,仅以后调用。 fopen/fread/feof组合操作则是打开文件可以一段一段的处理。而在SAX中可能也会调用fopen/fread/feof组合。

正所谓有得有失,重点在一个平衡和取舍,根据实际情况使用合适的技术。


参考资料

http://www.ibm.com/developerworks/cn/opensource/os-xmldomphp/      http://hannoi2009.blog.163.com/blog/static/12282842820097157152651/

PHP优化建议

这是在 Google Code 下的 “Let’s make the web faster” 网站中一篇名为 << PHP performance tips >>的文章。 这篇文章曾经引起PHP界的一些讨论,因为作者是Google的人。现在这篇文章做了一些修改。

  1. 优化代码瓶颈
  2. 升级PHP版本
  3. 使用缓存
  4. 使用输出缓冲
  5. 避免写那些傻傻的set和get方法
  6. 不要随意复制变量
  7. 不要在循环中使用SQL查询

下面我们详细说说这些优化建议:

1. 优化代码瓶颈

这是一个放之四海皆准的建议,对于代码优化来说,关键是找那些卡住了代码喉咙的那段代码,把瓶颈找到了,整个性能也许会有数据量级的提升。 或者换一个思路,优化那些执行次数多的代码,这里一点的优化可能给你惊喜。 代码瓶颈是什么呢?空间复杂度,时间复杂度,或者我们需要改变的是整个数据结构,或者我们最需要改变的是需求, 在某个不经意间,对于一些需求的把握不到位,可能会导致整个代码实现方案的低效率。

2. 升级PHP版本

这是是针对PHP版本的优化,新的换掉旧的,新的Zend引擎较旧的在速度上有较大的提升。

3. 使用缓存

缓存,作者建议我们使用Memecache或者使用支持缓存的模板引擎smarty。 缓存是什么?我理解中的缓存是指以一种更快的访问介质,或更近的距离,或更便捷的方式(省略一些中间过程,直接获取结果)实现数据等的访问。 对于PHP来说,除了作者建议的以外,可以考虑使用opcode缓存,跳过词法解析,语法解析和生成中间代码的过程。

4. 使用输出缓冲

作者的意思应该是避免缓冲太多的数据,尽早的将数据发送到客户端。

5. 避免写那些傻傻的set和get方法

这个是针对使用set和get方法存储和获取变量的方式。作者的建议是直接使用public成员变量,直接操作。 这点在面向对象的编程思想中是有一些问题的,但就效率来说,确实有提高。为什么呢?这个得从PHP中对象的结构说起。对象存储结构:

typedef struct _zend_object {
    zend_class_entry *ce;
    HashTable *properties;
    HashTable *guards; /* protects from __get/__set ... recursion */
} zend_object;

当操作对象的成员变量时,会直接操作HashTable *properties。而如果是使用自定义的get方法和set方法,则会以成员方法的方法调用。 而这些方法都会以一个函数存在。整个调用过程和函数调用一样。 而这些方法是用户自定义的方法,则会生成中间代码,执行这些函数就会执行这些中间代码,整个流程相对于直接操作变量有本质上的区别,性能当然也比不上了。

6. 不要随意复制变量

这点,曾经也被人诟病过,其实作者的观点是没有错的,只是不能依据这个标题来作判断,看其示例:

echo strip_tags($_POST['description']);

// 对比

$description = strip_tags($_POST['description']);
echo $description;

同样是输出处理过的$_POST['description']值。第二种方法较第一种方法多了一个变量。 这对于PHP生成的中间代码来说,这样多了一步赋值操作,也多了一个生成全局的变量$description的过程(假设代码是在全局范围内执行),从而在时间和空间上都会有一些浪费。 但是如果从另一个方面考虑:这个函数的返回值需要在后面多个地方用到,那么这里还是使用变量存放会好一些。

7. 不要在循环中使用SQL查询

这也是一个在其它语言中也同样适用的建议。把SQL放入循环中,天知道这个循环会执行多少次,每一次执行都会有一次数据库请求。 假设循环有一万次,想象一下,连续的一万次数据库查询。。。。 这样的问题经常会出现在面向对象的编程中,由于封装等问题,查询被封装在类中。从而导致一些不可见的查询操作被放到了循环中。 对于这种情况,可以考虑将需要的多次查询的数据一次取出,然后在循环中直接调用内存中的数据。