怎么在PHP中實(shí)現(xiàn)生成器和協(xié)程

本篇文章給大家分享的是有關(guān)怎么在PHP中實(shí)現(xiàn)生成器和協(xié)程，小編覺得挺實(shí)用的，因此分享給大家學(xué)習(xí)，希望大家閱讀完這篇文章后可以有所收獲，話不多說，跟著小編一起來看看吧。

迭代和迭代器

在理解本文大多數(shù)概念前，有必要知道迭代和迭代器。事實(shí)上，迭代大家都知道是什么，可是我不知道（真的，在此之前對(duì)這個(gè)概念沒有系統(tǒng)了解）。迭代是指反復(fù)執(zhí)行一個(gè)過程，每執(zhí)行一次叫做一次迭代。實(shí)際上我們經(jīng)常做這種事情，比如：

<?php
$mapping = [
  'red'  => '#FF0000',
  'green' => '#00FF00',
  'blue' => '#0000FF'
];
foreach ($mapping as $key => $value) {
  printf("key: %d - value: %s\n", $key, $value);
}

我們可以看到通過 foreach 對(duì)數(shù)組遍歷并迭代輸出其內(nèi)容。在這一環(huán)節(jié)中，我們需要關(guān)注的重點(diǎn)是數(shù)組。雖然我們迭代的過程是 foreach 語(yǔ)句中的代碼塊，但實(shí)際上數(shù)組 $mapping 在每一次迭代中發(fā)生了變化，意味著數(shù)組內(nèi)部也存在著一次迭代。如果我們把數(shù)組看做一個(gè)對(duì)象，foreach 實(shí)際上在每一次迭代過程都會(huì)調(diào)用該對(duì)象的一個(gè)方法，讓數(shù)組在自己內(nèi)部進(jìn)行一次變動(dòng)（迭代），隨后通過另一個(gè)方法取出當(dāng)前數(shù)組對(duì)象的鍵和值。這樣一個(gè)可通過外部遍歷其內(nèi)部數(shù)據(jù)的對(duì)象就是一個(gè)迭代器對(duì)象，其遵循的統(tǒng)一的訪問接口就是迭代器接口（Iterator）。

PHP 提供了一個(gè)統(tǒng)一的迭代器接口。關(guān)于迭代器 PHP 官方文檔有更為詳細(xì)的描述，建議去了解。

interface Iterator extends Traversable
{
  /**
   * 獲取當(dāng)前內(nèi)部標(biāo)量指向的元素的數(shù)據(jù)
   */
  public mixed current ( void )
  /**
   * 獲取當(dāng)前標(biāo)量
   */
  public scalar key ( void )
  /**
   * 移動(dòng)到下一個(gè)標(biāo)量
   */
  public void next ( void )
  /**
   * 重置標(biāo)量
   */
  public void rewind ( void )
  /**
   * 檢查當(dāng)前標(biāo)量是否有效
   */
  public boolean valid ( void )
}

我們來給出一個(gè)實(shí)例，去實(shí)現(xiàn)一個(gè)簡(jiǎn)單的迭代器：

class Xrange implements Iterator
{
  protected $start;
  protected $limit;
  protected $step;
  protected $i;
  public function __construct($start, $limit, $step = 0)
  {
    $this->start = $start;
    $this->limit = $limit;
    $this->step = $step;
  }
  public function rewind()
  {
    $this->i = $this->start;
  }
  public function next()
  {
    $this->i += $this->step;
  }
  public function current()
  {
    return $this->i;
  }
  public function key()
  {
    return $this->i + 1;
  }
  public function valid()
  {
    return $this->i <= $this->limit;
  }
}

通過 foreach 遍歷來看看這個(gè)迭代器的效果：

foreach (new Xrange(0, 10, 2) as $key => $value) {
  printf("%d %d\n", $key, $value);
}

輸出：

1 0
3 2
5 4
7 6
9 8
11 10

至此我們看到了一個(gè)迭代器的實(shí)現(xiàn)。一些人在了解這一特性會(huì)很激動(dòng)的將其應(yīng)用在實(shí)際項(xiàng)目中，但有些則疑惑這有什么卵用呢？迭代器只是將一個(gè)普通對(duì)象變成了一個(gè)可被遍歷的對(duì)象，這在有些時(shí)候，如一個(gè)對(duì)象 StudentsContact，這個(gè)對(duì)象是用于處理學(xué)生聯(lián)系方式的，通過 addStudent 方法注冊(cè)學(xué)生，通過 getAllStudent 獲取全部注冊(cè)的學(xué)生聯(lián)系方式數(shù)組。我們以往遍歷是通過 StudentsContact::getAllStudent() 獲取一個(gè)數(shù)組然后遍歷該數(shù)組，但是現(xiàn)在有了迭代器，只要這個(gè)類繼承這個(gè)接口，就可以直接遍歷該對(duì)象獲取學(xué)生數(shù)組，并且可以在獲取之前在類的內(nèi)部就對(duì)輸出的數(shù)據(jù)做好處理工作。

當(dāng)然用處遠(yuǎn)不止這么點(diǎn)，但在這里就不過多糾結(jié)。有一個(gè)在此基礎(chǔ)上更為強(qiáng)大的東西，生成器。

生成器，Generator

雖然迭代器僅需繼承接口即可實(shí)現(xiàn)，但依舊很麻煩，我們畢竟需要定義一個(gè)類并實(shí)現(xiàn)該接口所有方法，這十分繁瑣。在一些情景下我們需要更簡(jiǎn)潔的辦法。生成器提供了一種更容易的方法來實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單的對(duì)象迭代，相比較定義類實(shí)現(xiàn) Iterator 接口的方式，性能開銷和復(fù)雜性大大降低。

PHP 官方文檔這樣說的：

生成器允許你在 foreach 代碼塊中寫代碼來迭代一組數(shù)據(jù)而不需要在內(nèi)存中創(chuàng)建一個(gè)數(shù)組, 那會(huì)使你的內(nèi)存達(dá)到上限，或者會(huì)占據(jù)可觀的處理時(shí)間。相反，你可以寫一個(gè)生成器函數(shù)，就像一個(gè)普通的自定義函數(shù)一樣, 和普通函數(shù)只返回一次不同的是, 生成器可以根據(jù)需要 yield 多次，以便生成需要迭代的值。

一個(gè)簡(jiǎn)單的例子就是使用生成器來重新實(shí)現(xiàn) range() 函數(shù)。 標(biāo)準(zhǔn)的 range() 函數(shù)需要在內(nèi)存中生成一個(gè)數(shù)組包含每一個(gè)在它范圍內(nèi)的值，然后返回該數(shù)組, 結(jié)果就是會(huì)產(chǎn)生多個(gè)很大的數(shù)組。 比如，調(diào)用 range(0, 1000000) 將導(dǎo)致內(nèi)存占用超過 100 MB。

做為一種替代方法, 我們可以實(shí)現(xiàn)一個(gè) xrange() 生成器, 只需要足夠的內(nèi)存來創(chuàng)建 Iterator 對(duì)象并在內(nèi)部跟蹤生成器的當(dāng)前狀態(tài)，這樣只需要不到1K字節(jié)的內(nèi)存。

官方文檔給了上文對(duì)應(yīng)的例子，我們?cè)诖撕?jiǎn)化了一下：

function xrange($start, $limit, $step = 1) {
  for ($i = $start; $i <= $limit; $i += $step) {
    yield $i + 1 => $i; // 關(guān)鍵字 yield 表明這是一個(gè) generator
  }
}
// 我們可以這樣調(diào)用
foreach (xrange(0, 10, 2) as $key => $value) {
  printf("%d %d\n", $key, $value);
}

可能你已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了，這個(gè)例子的輸出和我們前面在說迭代器的時(shí)候那個(gè)例子結(jié)果一樣。實(shí)際上生成器生成的正是一個(gè)迭代器對(duì)象實(shí)例，該迭代器對(duì)象繼承了 Iterator 接口，同時(shí)也包含了生成器對(duì)象自有的接口，具體可以參考 Generator 類的定義。

當(dāng)一個(gè)生成器被調(diào)用的時(shí)候，它返回一個(gè)可以被遍歷的對(duì)象.當(dāng)你遍歷這個(gè)對(duì)象的時(shí)候(例如通過一個(gè)foreach循環(huán))，PHP 將會(huì)在每次需要值的時(shí)候調(diào)用生成器函數(shù)，并在產(chǎn)生一個(gè)值之后保存生成器的狀態(tài)，這樣它就可以在需要產(chǎn)生下一個(gè)值的時(shí)候恢復(fù)調(diào)用狀態(tài)。

一旦不再需要產(chǎn)生更多的值，生成器函數(shù)可以簡(jiǎn)單退出，而調(diào)用生成器的代碼還可以繼續(xù)執(zhí)行，就像一個(gè)數(shù)組已經(jīng)被遍歷完了。

我們需要注意的關(guān)鍵是 yield，這是生成器的關(guān)鍵。我們通過上面例子，可以看得出，yield 會(huì)將當(dāng)前一個(gè)值傳遞給 foreach，換句話說，foreach 每一次迭代過程都會(huì)從 yield 處取一個(gè)值，直到整個(gè)遍歷過程不再存在 yield 為止的時(shí)候，遍歷結(jié)束。

我們也可以發(fā)現(xiàn)，yield 和 return 都會(huì)返回值，但區(qū)別在于一個(gè) return 是返回既定結(jié)果，一次返回完畢就不再返回新的結(jié)果，而 yield 是不斷產(chǎn)出直到無法產(chǎn)出為止。

實(shí)際上存在 yield 的函數(shù)返回值返回的是一個(gè) Generator 對(duì)象（這個(gè)對(duì)象不能手動(dòng)通過 new 實(shí)例化），該對(duì)象實(shí)現(xiàn)了 Iterator 接口。那么 Generator 自身有什么獨(dú)特之處？繼續(xù)看：

yield

字面上解釋，yield 代表著讓位、讓行。正是這個(gè)讓行使得通過 yield 實(shí)現(xiàn)協(xié)程變得可能。

生成器函數(shù)的核心是 yield 關(guān)鍵字。它最簡(jiǎn)單的調(diào)用形式看起來像一個(gè) return 申明，不同之處在于普通 return 會(huì)返回值并終止函數(shù)的執(zhí)行，而 yield 會(huì)返回一個(gè)值給循環(huán)調(diào)用此生成器的代碼并且只是暫停執(zhí)行生成器函數(shù)。

yield 和 return 的區(qū)別，前者是暫停當(dāng)前過程的執(zhí)行并返回值，而后者是中斷當(dāng)前過程并返回值。暫停當(dāng)前過程，意味著將處理權(quán)轉(zhuǎn)交由上一級(jí)繼續(xù)進(jìn)行，直至上一級(jí)再次調(diào)用被暫停的過程，該過程則會(huì)從上一次暫停的位置繼續(xù)執(zhí)行。這像是什么呢？如果讀者在讀本篇文章之前已經(jīng)在鳥哥的文章中粗略看過，應(yīng)該知道這很像是一個(gè)操作系統(tǒng)的進(jìn)程調(diào)度管理，多個(gè)進(jìn)程在一個(gè) CPU 核心上執(zhí)行，在系統(tǒng)調(diào)度下每一個(gè)進(jìn)程執(zhí)行一段指令就被暫停，切換到下一個(gè)進(jìn)程，這樣看起來就像是同時(shí)在執(zhí)行多個(gè)任務(wù)。

但僅僅是如此還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，yield 更重要的特性是除了可以返回一個(gè)值以外，還能夠接收一個(gè)值！

function printer()
{
  while (true) {
    printf("receive: %s\n", yield);
  }
}
$printer = printer();
$printer->send('hello');
$printer->send('world');

上述例子輸出內(nèi)容為：

receive: hello
receive: world

參考 PHP 官方中文文檔：生成器 對(duì)象 我們可以得知 Generator 對(duì)象除了實(shí)現(xiàn) Iterator 接口中的必要方法以外，還有一個(gè) send 方法，這個(gè)方法就是向 yield 語(yǔ)句處傳遞一個(gè)值，同時(shí)從 yied 語(yǔ)句處繼續(xù)執(zhí)行，直至再次遇到 yield 后控制權(quán)回到外部。

我們通過之前也了解了一個(gè)問題，yield 可以在其位置中斷并返回一個(gè)值，那么能不能同時(shí)進(jìn)行 接收 和 返回 呢？當(dāng)然，這可是實(shí)現(xiàn)協(xié)程的根本。我們對(duì)上述代碼做出修改：

<?php
function printer()
{
  $i = 0;
  while (true) {
    printf("receive: %s\n", (yield ++$i));
  }
}
$printer = printer();
printf("%d\n", $printer->current());
$printer->send('hello');
printf("%d\n", $printer->current());
$printer->send('world');
printf("%d\n", $printer->current());

輸出內(nèi)容如下：

1
receive: hello
2
receive: world
3

current 方法是迭代器（ Iterator ）接口必要的方法，foreach 語(yǔ)句每一次迭代都會(huì)通過其獲取當(dāng)前值，而后調(diào)用迭代器的 next 方法。我們?yōu)榱耸钩绦虿粫?huì)無限執(zhí)行，手動(dòng)調(diào)用 current 方法獲取值。

上述例子已經(jīng)足以表示 yield 在那一個(gè)位置作為雙向傳輸?shù)?工具，已具備實(shí)現(xiàn)協(xié)程的條件。

協(xié)程

這一部分我不打算長(zhǎng)篇大論，本文開頭已經(jīng)給出了鳥哥博客中更為完善的文章，本文的目的是出于補(bǔ)充對(duì) Generator 的細(xì)節(jié)。

我們要知道，對(duì)于單核處理器，多任務(wù)的執(zhí)行原理是讓每一個(gè)任務(wù)執(zhí)行一段時(shí)間，然后中斷、讓另一個(gè)任務(wù)執(zhí)行然后在中斷后執(zhí)行下一個(gè)，如此反復(fù)。由于其執(zhí)行切換速度很快，讓外部認(rèn)為多個(gè)任務(wù)實(shí)際上是 “并行” 的。

鳥哥那篇文章這么說道：

多任務(wù)協(xié)作這個(gè)術(shù)語(yǔ)中的 “協(xié)作” 很好的說明了如何進(jìn)行這種切換的：它要求當(dāng)前正在運(yùn)行的任務(wù)自動(dòng)把控制傳回給調(diào)度器，這樣就可以運(yùn)行其他任務(wù)了。這與 “搶占” 多任務(wù)相反, 搶占多任務(wù)是這樣的：調(diào)度器可以中斷運(yùn)行了一段時(shí)間的任務(wù), 不管它喜歡還是不喜歡。協(xié)作多任務(wù)在 Windows 的早期版本 (windows95) 和 Mac OS 中有使用, 不過它們后來都切換到使用搶先多任務(wù)了。理由相當(dāng)明確：如果你依靠程序自動(dòng)交出控制的話，那么一些惡意的程序?qū)⒑苋菀渍加谜麄€(gè)CPU，不與其他任務(wù)共享。

php是什么語(yǔ)言

php，一個(gè)嵌套的縮寫名稱，是英文超級(jí)文本預(yù)處理語(yǔ)言（PHP:Hypertext Preprocessor）的縮寫。PHP 是一種 HTML 內(nèi)嵌式的語(yǔ)言，PHP與微軟的ASP頗有幾分相似，都是一種在服務(wù)器端執(zhí)行的嵌入HTML文檔的腳本語(yǔ)言，語(yǔ)言的風(fēng)格有類似于C語(yǔ)言，現(xiàn)在被很多的網(wǎng)站編程人員廣泛的運(yùn)用。

以上就是怎么在PHP中實(shí)現(xiàn)生成器和協(xié)程，小編相信有部分知識(shí)點(diǎn)可能是我們?nèi)粘９ぷ鲿?huì)見到或用到的。希望你能通過這篇文章學(xué)到更多知識(shí)。更多詳情敬請(qǐng)關(guān)注億速云行業(yè)資訊頻道。