PHP7 源碼整體框架的示例分析

這篇文章主要介紹了PHP7 源碼整體框架的示例分析，具有一定借鑒價(jià)值，感興趣的朋友可以參考下，希望大家閱讀完這篇文章之后大有收獲，下面讓小編帶著大家一起了解一下。

一、PHP7語言執(zhí)行原理

常用的高級(jí)語言有很多種，根據(jù)運(yùn)行的方式不同，大體分為兩種：編譯型語言和解釋型語言。

編譯是指在應(yīng)用源程序執(zhí)行之前，就將程序源代碼“翻譯”成匯編語言，然后進(jìn)一步根據(jù)軟硬件環(huán)境編譯成目標(biāo)文件。一般稱完成編譯工作的工具為編譯器。

而解釋型語言，在程序運(yùn)行時(shí)才被“翻譯”為機(jī)器語言。但是執(zhí)行一次“翻譯”一次，所以執(zhí)行效率較低。解釋器的工作就是解釋型語言中，負(fù)責(zé)“翻譯”源代碼的程序。

對(duì)于一段C語言代碼，需要經(jīng)過預(yù)編譯、編譯、匯編和鏈接，才能成為可執(zhí)行的二進(jìn)制文件。

以C語言為代表的編譯型語言，代碼發(fā)生更新都要經(jīng)過以上步驟。

編譯型語言的執(zhí)行示意：

對(duì)編譯型語言與解釋型語言的區(qū)別的理解，立足于源代碼被編譯成目標(biāo)平臺(tái)CPU指令的時(shí)機(jī)。對(duì)于編譯型語言，編譯結(jié)果已經(jīng)是針對(duì)當(dāng)前CPU體系的指令；而解釋型語言，需要先編譯成中間代碼，再經(jīng)由該解釋型語言的特定虛擬機(jī)，翻譯成特定CPU體系的指令被執(zhí)行。解釋型語言是在運(yùn)行過程中，翻譯為目標(biāo)平臺(tái)的指令。常說解釋型語言“慢”，主要也是慢在這里。

在PHP 7中，源代碼首先進(jìn)行詞法分析，將源代碼切割為多個(gè)字符串單元，分割后的字符串稱為Token。而一個(gè)一個(gè)獨(dú)立的Token是無法表達(dá)完整語義的，需經(jīng)過語法分析階段，將Token轉(zhuǎn)換為抽象語法樹（簡(jiǎn)稱AST）。之后，抽象語法樹被轉(zhuǎn)換為機(jī)器指令執(zhí)行。在PHP中，這些指令稱為opcode。

第1步：源碼通過詞法分析得到Token。

第2步：基于語法分析器生成抽象語法樹（AST）。

第3步：抽象語法樹轉(zhuǎn)換為opcodes（opcode指令集合），PHP解釋執(zhí)行opcodes。

1.Token

Token是PHP代碼被切割成的有意義的標(biāo)識(shí)。PHP提供了token_get_all()函數(shù)來獲取PHP代碼被切割后的Token.。

二維數(shù)組的每個(gè)成員數(shù)組的第一個(gè)值為Token對(duì)應(yīng)的枚舉值。第二個(gè)值為Token對(duì)應(yīng)的原始字符串內(nèi)容。第三個(gè)值為代碼對(duì)應(yīng)的行號(hào)。

可見，Token就是一個(gè)個(gè)的“詞塊”，但是單獨(dú)存在的詞塊不能表達(dá)完整的語義，還需要借助規(guī)則進(jìn)行組織串聯(lián)。語法分析器就是這個(gè)組織者。它會(huì)檢查語法，匹配Token，對(duì)Token進(jìn)行關(guān)聯(lián)。

2.AST

AST是PHP 7版本新特性。在這之前的版本中，PHP代碼的執(zhí)行過程中是沒有生成AST這一步的。

AST的節(jié)點(diǎn)分為多種類型，對(duì)應(yīng)著PHP語法。

PHP-Parser工具，它可以用來查看PHP代碼生成的AST。

注意　PHP-Parser是PHP 7內(nèi)核作者之一Nikic編寫的將PHP源碼生成AST的工具。源碼見https://github.com/nikic/PHP-Parser。

3.opcodes

opcode只是單條指令，opcodes是opcode的集合形式，是PHP執(zhí)行過程中的中間代碼。opcode生成之后由虛擬機(jī)執(zhí)行。

PHP工程優(yōu)化措施中有一個(gè)比較常見的“開啟opcache”，指的就是這里的opcodes的緩存（opcodes cache）。通過省去從源碼到opcode的階段，引擎可以直接執(zhí)行緩存的opcode，以此

提升性能。

借助vld插件，可以直觀地看到一段PHP代碼生成的opcode。

opcode是PHP 7定義的一組指令標(biāo)識(shí)，指令對(duì)應(yīng)著相應(yīng)的handler（處理函數(shù)）。當(dāng)虛擬機(jī)調(diào)用opcode，會(huì)找到opcode背后的處理函數(shù)，執(zhí)行真正的處理。

二、內(nèi)核架構(gòu)

Zend引擎中包含了編譯器和解釋器，從PHP代碼到opcode的執(zhí)行，均由Zend引擎完成。

Zend引擎除了實(shí)現(xiàn)了PHP的核心功能，還提供了一套接口，讓PHP可以在更多的場(chǎng)景中使用，如命令行環(huán)境、Web環(huán)境等。

該架構(gòu)圖大致分為四大部分。

1）Zend引擎：前文介紹的詞法/語法分析、AST編譯和opcodes的執(zhí)行均在Zend引擎中實(shí)現(xiàn)。此外，PHP的變量設(shè)計(jì)、內(nèi)存管理、進(jìn)程管理等也在引擎層實(shí)現(xiàn)。引擎為PHP提供了基礎(chǔ)服務(wù)，PHP的可靠性和高性能都依賴引擎的基礎(chǔ)支撐。同時(shí)，Zend引擎的可擴(kuò)展性，還是PHP得以大規(guī)模應(yīng)用的重要原因之一。

2）PHP層：Zend引擎為PHP提供基礎(chǔ)能力（如內(nèi)存分配和回收），而來自外部的交互則需要通過PHP層來處理。

3）SAPI：SAPI是Server API的縮寫，其中包含了常見的cli SAPI和fpm SAPI。PHP定義好輸入/輸出規(guī)范，依據(jù)此規(guī)范與PHP交互的一方都可以稱為Server。

4）擴(kuò)展部分：Zend引擎提供了核心能力和接口規(guī)范。在此基礎(chǔ)上開發(fā)的擴(kuò)展，為PHP代碼的性能和功能的多樣性提供了更豐富的選項(xiàng)。

三、PHP源碼目錄

sapi目錄源碼

sapi目錄是對(duì)輸入和輸出層的抽象，是PHP提供對(duì)外服務(wù)的規(guī)范。

PHP程序的輸入可以是來自于命令行的標(biāo)準(zhǔn)輸入，也可以是來自基于cgi/fastcgi協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)請(qǐng)求。同理，輸出可以寫到命令行的標(biāo)準(zhǔn)輸出，也可以作為基于cgi/fastcgi協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)響應(yīng)返回給客戶端。

命令行模式對(duì)應(yīng)的是二進(jìn)制程序bin/php；內(nèi)置模塊的模式不需要提供二進(jìn)制程序，作為普通函數(shù)供Apache或任意C/C++程序來調(diào)用即可；CGI模式對(duì)應(yīng)的是二進(jìn)制程序bin/cgi；FastCGI模式對(duì)應(yīng)的是二進(jìn)制程序sbin/php-fpm。

幾種常用的SAPI。

1）apache2handler：Apache擴(kuò)展，編譯后生成動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)，配置到Apache下，當(dāng)有http請(qǐng)求到Apache時(shí)，根據(jù)配置會(huì)調(diào)用此動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)，執(zhí)行PHP代碼，完成與PHP的交互。

2）cgi-fcgi：編譯后生成支持CGI協(xié)議的可執(zhí)行程序，webserver（通常為Apache或Nginx）通過CGI協(xié)議把請(qǐng)求傳給CGI進(jìn)程，執(zhí)行代碼將結(jié)果返回給webserver，退出進(jìn)程。

3）fpm-fcgi：fpm全稱為FastCGI Process Manager，PHP官方提供的FastCGI進(jìn)程管理器。以Nginx服務(wù)器為例，當(dāng)有http協(xié)議請(qǐng)求發(fā)送到Nginx服務(wù)器，Nginx按照FastCGI協(xié)議把請(qǐng)求交給php-fpm進(jìn)程處理。

4）cli：Command Line Interface的簡(jiǎn)稱，PHP的命令行交互接口。

Zend目錄源碼

Zend目錄是PHP的核心代碼。

1.內(nèi)存管理模塊

2.垃圾回收

3.數(shù)組實(shí)現(xiàn)

main目錄源碼

main目錄是SAPI層和Zend層的黏合劑。

Zend層實(shí)現(xiàn)了PHP腳本的編譯和執(zhí)行，sapi層實(shí)現(xiàn)了輸入和輸出的抽象，main目錄則起到了承上啟下的作用：承上，解析SAPI的請(qǐng)求，分析要執(zhí)行的腳本文件和參數(shù)；啟下，調(diào)用Zend引擎之前，完成必要的初始化等工作。

ext目錄源碼

ext是PHP擴(kuò)展相關(guān)的目錄，常用的array、str、pdo等系列函數(shù)都在這里定義。

TSRM目錄源碼

PHP在早期更多的是單個(gè)進(jìn)程、單線程模型運(yùn)行的，在后期才引入了線程安全機(jī)制ZTS（Zend Thread Safety）。

TSRM是Thread Safe Resource Manager的縮寫——線程安全資源管理器。

線程安全機(jī)制主要為了保證共享資源的安全。PHP的線程安全機(jī)制簡(jiǎn)潔直觀——在多線程環(huán)境下，為每個(gè)線程提供獨(dú)立的全局變量副本。具體實(shí)施是通過TSRM為每個(gè)線程分配（分配前加鎖）一個(gè)獨(dú)立ID（自增）作為當(dāng)前線程的全局變量?jī)?nèi)存區(qū)索引，在以后的全局變量訪問中，實(shí)現(xiàn)線程之間的完全獨(dú)立。

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