【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。

PHP 性能分析与实验——性能的宏观分析

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。

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。

一、性能分析相关的函数与命令

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。

1.2、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,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(), " 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。

PHP性能分析与实验

图表如下:

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。

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)。

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。

PHP性能分析与实验

图表如下,PHP7 还是内存使用效率最优的。

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。

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。

2.1、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。

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。

2.3、单引号还是双引号?

单引号,还是双引号,是一个问题。一般的建议是能使用单引号的地方,就不要使用双引号,因为字符串中的单引号,不会引起解析,从而效率更高。那来看一下实际的差别。

classUser
{
private $uid;
private $username;
private $age;

function  __construct($uid, $username,$age){
$this->uid= $uid;
$this->username = $username;
$this->age = $age;
    }
function getUserInfo()
    {
return "UID:".$this->uid." UserName:".$this->username." Age:".$this->age;
    }
function getUserInfoSingle()
    {
return 'UID:'.$this->uid.' UserName:'.$this->username.' Age'.$this->age;
    }

function getUserInfoOnce()
    {
return "UID:{$this->uid}UserName:{$this->username} Age:{$this->age}";
    }

function getUserInfoSingle2()
    {
return 'UID:{$this->uid} UserName:{$this->username} Age:{$this->age}';
    }
}

for($i=0; $i<1000000;$i++) {
$user = new User($i, "name".$i, $i%100);
$user->getUserInfoSingle();
}

在上面的 User 类中,有四个不同的方法,完成一样的功能,就是拼接信息返回,看看这四个不同的方法的区别。

第一个、getUserInfo ,使用双引号和属性相拼接

[root@localhostphpperf]# time php7 string.php


real    0m0.670s
user    0m0.665s
sys     0m0.002s
[root@localhostphpperf]# time php7 string.php


real    0m0.692s
user    0m0.689s
sys     0m0.002s
[root@localhostphpperf]# time php7 string.php


real    0m0.683s
user    0m0.672s
sys     0m0.004s

第二个、getUserInfoSingle ,使用单引号和属性相拼接

[root@localhostphpperf]# time php7 string.php

real    0m0.686s
user    0m0.683s
sys     0m0.001s
[root@localhostphpperf]# time php7 string.php

real    0m0.671s
user    0m0.666s
sys     0m0.003s
[root@localhostphpperf]# time php7 string.php

real    0m0.669s
user    0m0.666s
sys      0m0.002s

可见在拼接中,单双引号并无明显差别。

第三个、getUserInfoOnce,不再使用句号.连接,而是直接引入在字符串中解析。

[root@localhostphpperf]# time php7 string.php

real    0m0.564s
user    0m0.556s
sys     0m0.006s
[root@localhostphpperf]# time php7 string.php

real    0m0.592s
user    0m0.587s
sys     0m0.004s
[root@localhostphpperf]# time php7 string.php

real    0m0.563s
user    0m0.559s
sys     0m0.003s

从上面可见,速度提高了0.06s-0.10s,有10%-20%的效率提升。可见连缀效率更低一些。

第四个、getUserInfoSingle2 虽然没有达到我们真正想要的效果,功能是不正确的,但是在字符串中,不再需要解析变量和获取变量值,所以效率确实有大幅度提升。

[root@localhostphpperf]# time php7 string.php

real    0m0.379s
user    0m0.375s
sys     0m0.003s
[root@localhostphpperf]# time php7 string.php

real    0m0.399s
user    0m0.394s
sys     0m0.003s
[root@localhostphpperf]# time php7 string.php

real    0m0.377s
user    0m0.371s
sys     0m0.004s

效率确实有了大的提升,快了50%。

那么这个快,是由于不需要变量引用解析带来的,还是只要加入$天然的呢?我们再试着写了一个方法。

functiongetUserInfoSingle3()
{
return "UID:{\$this->uid} UserName:{\$this->username} Age:{\$this->age}";
}

得到如下运行时间:

[root@localhostphpperf]# time php7 string.php

real    0m0.385s
user    0m0.381s
sys     0m0.002s
[root@localhostphpperf]# time php7 string.php

real    0m0.382s
user    0m0.380s
sys     0m0.002s
[root@localhostphpperf]# time php7 string.php

real    0m0.386s
user    0m0.380s
sys     0m0.004s

发现转义后的字符串,效率跟单引号是一致的,从这里也可以看见,单引号还是双引号包含,如果不存在需要解析的变量,几乎没有差别。如果有需要解析的变量,你也不能光用单引号,要么使用单引号和连缀,要么使用内部插值,所以在这条规则上,不用太过纠结。

2.4、错误应该打开还是关闭?

在 PHP 中,有多种错误消息,错误消息的开启是否会带来性能上的影响呢?从直觉觉得,由于错误消息,本身会涉及到 IO 输出,无论是输出到终端或者 error_log,都是如此,所以肯定会影响性能。我们来看看这个影响有多大。

error_reporting(E_ERROR);
for($i=0; $i<1000000;$i++) {
$str= "通常,$PHP中的垃圾回收机制,仅仅在循环回收算法确实运行时会有时间消耗上的增加。但是在平常的(更小的)脚本中应根本就没有性能影响。
然而,在平常脚本中有循环回收机制运行的情况下,内存的节省将允许更多这种脚本同时运行在你的服务器上。因为总共使用的内存没达到上限。";
}

在上面的代码中,我们涉及到一个不存在的变量,所以会报出 Notice 错误:

Notice: Undefined variable: PHP 中的垃圾回收机制,仅仅在循环回收算法确实运行时会有时间消耗上的增加。但是在平常的 in xxxx/string2.php on line 10

如果把 E_ ERROR 改成 E_ ALL 就能看到大量的上述错误输出。

我们先执行 E_ ERROR 版,这个时候没有任何错误日志输出。得到如下数据:

[root@localhostphpperf]# time php7 string2.php 

real    0m0.442s
user    0m0.434s
sys     0m0.005s
[root@localhostphpperf]# time php7 string2.php 

real    0m0.487s
user    0m0.484s
sys     0m0.002s
[root@localhostphpperf]# time php7 string2.php 

real    0m0.476s
user    0m0.471s
sys     0m0.003s

再执行 E_ ALL 版,有大量的错误日志输出,我们把输出重定向到/dev/null

[root@localhostphpperf]# time php7 string2.php  > /dev/null

real    0m0.928s
user    0m0.873s
sys     0m0.051s
[root@localhostphpperf]# time php7 string2.php  > /dev/null

real    0m0.984s
user    0m0.917s
sys     0m0.064s
[root@localhostphpperf]# time php7 string2.php  > /dev/null

real    0m0.945s
user    0m0.887s
sys     0m0.056s

可见慢了将近一倍。

如上可见,即使输出没有正式写入文件,错误级别打开的影响也是巨大的。在线上我们应该将错误级别调到 E_ ERROR 这个级别,同时将错误写入 error_ log,既减少了不必要的错误信息输出,又避免泄漏路径等信息,造成安全隐患。

2.5、正则表达式和普通字符串操作

在字符串操作中,有一条常见的规则,即是能使用普通字符串操作方法替代的,就不要使用正则表达式来处理,用 C 语言操作 PCRE 做过正则表达式处理的童鞋应该清楚,需要先 compile,再 exec,也就是说是一个相对复杂的过程。现在就比较一下两者的差别。

对于简单的分隔,我们可以使用 explode 来实现,也可以使用正则表达式,比如下面的例子:

ini_set("precision", 16);
function microtime_ex()
{
list($usec, $sec) = explode(" ", microtime());
return $sec+$usec;
}

for($i=0; $i<1000000; $i++) {
microtime_ex();
}

耗时在0.93-1S之间。

[root@localhostphpperf]# time php7 pregstring.php

real    0m0.941s
 user    0m0.931s
sys     0m0.007s
 [root@localhostphpperf]# time php7 pregstring.php

real    0m0.986s
user    0m0.980s
sys     0m0.004s
[root@localhostphpperf]# time php7 pregstring.php

real    0m1.004s
user    0m0.998s
sys     0m0.003s

我们再将分隔语句替换成:

list($usec, $sec) = preg_split("#\s#", microtime());

得到如下数据,慢了近10-20%。

[root@localhostphpperf]# time php7 pregstring1.php 

real    0m1.195s
user    0m1.182s
sys     0m0.004s
[root@localhostphpperf]# time php7 pregstring1.php 

real    0m1.222s
user    0m1.217s
sys     0m0.003s
[root@localhostphpperf]# time php7 pregstring1.php 

real    0m1.101s
user    0m1.091s
sys     0m0.005s

再将语句替换成:

list($usec, $sec) = preg_split("#\s+#", microtime());

即匹配一到多个空格,并没有太多的影响。除了分隔外,查找我们也来看一个例子。

第一段代码:

$str= "China has a Large population";
for($i=0; $i<1000000; $i++) {
if(preg_match("#l#i", $str))
    {
    }
}

第二段代码:

$str= "China has a large population";
for($i=0; $i<1000000; $i++) {
if(stripos($str, "l")!==false)
    {
    }
}

这两段代码达到的效果相同,都是查找字符串中有无 l 或者 L 字符。

在 PHP 7 下运行效果如下:

[root@localhostphpperf]# time php7 pregstring2.php 

real    0m0.172s
user    0m0.167s
sys     0m0.003s
[root@localhostphpperf]# time php7 pregstring2.php 

real    0m0.199s
user    0m0.196s
sys     0m0.002s
[root@localhostphpperf]# time php7 pregstring3.php 

real    0m0.185s
user    0m0.182s
sys     0m0.003s
[root@localhostphpperf]# time php7 pregstring3.php 

real    0m0.184s
user    0m0.181s
sys     0m0.003s

两者区别不大。再看看在 PHP5.6 中的表现。

[root@localhostphpperf]# time php56 pregstring2.php 

real    0m0.470s
user    0m0.456s
sys     0m0.004s
[root@localhostphpperf]# time php56 pregstring2.php 

real    0m0.506s
user    0m0.500s
sys     0m0.005s
[root@localhostphpperf]# time php56 pregstring3.php 

real    0m0.348s
user    0m0.342s
sys     0m0.004s
[root@localhostphpperf]# time php56 pregstring3.php 

real    0m0.376s
user    0m0.364s
sys     0m0.003s

可见在 PHP 5.6 中表现还是非常明显的,使用正则表达式慢了20%。PHP7 难道是对已使用过的正则表达式做了缓存?我们调整一下代码如下:

$str= "China has a Large population";

for($i=0; $i<1000000; $i++) {
$pattern = "#".chr(ord('a')+$i%26)."#i";
if($ret = preg_match($pattern, $str)!==false)
    {
    }
}

这是一个动态编译的 pattern。

$str= "China has a large population";

for($i=0; $i<1000000; $i++) {
$pattern = "".chr(ord('a')+$i%26)."";
if($ret = stripos($str, $pattern)!==false)
    {
    }
}

在 PHP7 中,得到了如下结果:

[root@localhostphpperf]# time php7 pregstring2.php 

real    0m0.351s
user    0m0.346s
sys     0m0.004s
[root@localhostphpperf]# time php7 pregstring2.php 

real    0m0.359s
user    0m0.352s
sys     0m0.004s
[root@localhostphpperf]# time php7 pregstring3.php 

real    0m0.375s
user    0m0.369s
sys     0m0.003s
[root@localhostphpperf]# time php7 pregstring3.php 

real    0m0.370s
user    0m0.365s
sys     0m0.005s

可见两者并不明显。而在 PHP 5.6 中,同样的代码:

[root@localhostphpperf]# time php56 pregstring2.php 

real    0m1.022s
user    0m1.015s
sys     0m0.005s
[root@localhostphpperf]# time php56 pregstring2.php 

real    0m1.049s
user    0m1.041s
sys     0m0.005s
[root@localhostphpperf]# time php56 pregstring3.php 

real    0m0.923s
user    0m0.821s
sys     0m0.002s
[root@localhostphpperf]# time php56 pregstring3.php 

real    0m0.838s
user    0m0.831s
sys     0m0.004s

在 PHP 5.6 中,stripos 版明显要快于正则表达式版,由上两例可见,PHP7对正则表达式的优化还是相当惊人的。其次也建议,能用普通字符串操作的地方,可以避免使用正则表达式。因为在其他版本中,这个规则还是适用的。某 zend 大牛官方的分享给出如下数据:

stripos(‘http://’, $website) 速度是preg_match(‘/http:\/\//i’, $website) 的两倍

ctype_alnum()速度是preg_match(‘/^\s*$/’)的5倍;

“if ($test == (int)$test)”preg_match(‘/^\d*$/’)快5倍

可以相见,正则表达式是相对低效的。

2.6、数组元素定位查找

在数组元素的查找中,有一个关键的注意点就是数组值和键的查找速度,差异非常大。了解过 PHP 扩展开发的朋友,应该清楚,数组在底层其实是 Hash 表。所以键是以快速定位的,而值却未必。下面来看例子。

首先们构造一个数组:

$a= array();
for($i=0;$i<100000;$i++){
$a[$i] = $i;
}

在这个数组中,我们测试查找值和查找键的效率差别。

第一种方法用 array_ search,第二种用 array_ key_ exists,第三种用 isset 语法结构。 代码分别如下:

//查找值
foreach($a as $i)
{
array_search($i, $a);
}
//查找键
foreach($a as $i)
{
array_key_exists($i, $a);
}
//判定键是否存在
foreach($a as $i)
{
if(isset($a[$i]));
}

运行结果如下:

[root@localhostphpperf]# time php7 array.php

real    0m9.026s
user    0m8.965s
sys     0m0.007s
[root@localhostphpperf]# time php7 array.php

real    0m9.063s
user    0m8.965s
sys     0m0.005s
[root@localhostphpperf]# time php7 array1.php 

real    0m0.018s
user    0m0.016s
sys     0m0.001s
[root@localhostphpperf]# time php7 array1.php 

real    0m0.021s
user    0m0.015s
sys     0m0.004s
[root@localhostphpperf]# time php7 array2.php 

real    0m0.020s
user    0m0.014s
sys     0m0.006s
[root@localhostphpperf]# time php7 array2.php 

real    0m0.016s
user    0m0.009s
sys     0m0.006s

由上例子可见,键值查找的速度比值查找的速度有百倍以上的效率差别。因而如果能用键值定位的地方,尽量用键值定位,而不是值查找。

2.7、对象与数组

在 PHP 中,数组就是字典,字典可以存储属性和属性值,而且无论是键还是值,都不要求数据类型统一,所以对象数据存储,既能用对象数据结构的属性存储数据,也能使用数组的元素存储数据。那么两者有何差别呢?

使用对象:

classUser
{
public $uid;
public $username;
public $age;
function getUserInfo()
    {
return "UID:".$this->uid." UserName:".$this->username." Age:".$this->age;
    }
}

for($i=0; $i<1000000;$i++) {
$user = new User();
$user->uid= $i;
$user->age = $i%100;
$user->username="User".$i;
$user->getUserInfo();
}

使用数组:

functiongetUserInfo($user)
{
return "UID:".$user['uid']." UserName:".$user['username']." Age:".$user['age'];
}

for($i=0; $i<1000000;$i++) {
$user = array("uid"=>$i,"age" =>$i%100,"username"=>"User".$i);
getUserInfo($user);
}

我们分别在 PHP5.3、PHP 5.6 和 PHP 7 中运行这两段代码。

[root@localhostphpperf]# time phpobject.php

real    0m2.144s
user    0m2.119s
sys     0m0.009s
[root@localhostphpperf]# time phpobject.php

real    0m2.106s
user    0m2.089s
sys     0m0.013s
[root@localhostphpperf]# time php object1.php 

real    0m1.421s
user    0m1.402s
sys     0m0.016s
[root@localhostphpperf]# time php object1.php 

real    0m1.431s
user    0m1.410s
sys     0m0.012s

在 PHP 5.3 中,数组版比对象版快了近30%。

[root@localhostphpperf]# time php56 object.php

real    0m1.323s
user    0m1.319s
sys     0m0.002s
[root@localhostphpperf]# time php56 object.php

real    0m1.414s
user    0m1.400s
sys     0m0.006s
[root@localhostphpperf]# time php56 object1.php 

real    0m1.356s
user    0m1.352s
sys     0m0.002s
[root@localhostphpperf]# time php56 object1.php 

real    0m1.364s
user    0m1.349s
sys     0m0.006s
[root@localhostphpperf]# time php7 object.php

real    0m0.642s
user    0m0.638s
sys     0m0.003s
[root@localhostphpperf]# time php7 object.php

real    0m0.606s
user    0m0.602s
sys     0m0.003s
[root@localhostphpperf]# time php7 object1.php 

real    0m0.615s
user    0m0.613s
sys     0m0.000s
[root@localhostphpperf]# time php7 object1.php 

real    0m0.615s
user    0m0.611s
sys     0m0.003s

到了 PHP 5.6 和 PHP7 中,两个版本基本没有差别,而在 PHP7 中的速度是 PHP5.6 中的2倍。在新的版本中,差别已几乎没有,那么为了清楚起见我们当然应该声明类,实例化类来存储对象数据。

2.8、getter 和 setter

从 Java 转过来学习 PHP 的朋友,在对象声明时,可能习惯使用 getter 和 setter,那么,在 PHP 中,使用 getter 和 setter 是否会带来性能上的损失呢?同样,先上例子。

无 setter版:

classUser
{
public $uid;
public $username;
public $age;
function getUserInfo()
    {
return "UID:".$this->uid." UserName:".$this->username." Age:".$this->age;
    }
}

for($i=0; $i<1000000;$i++) {
$user = new User();
$user->uid= $i;
$user->age = $i%100;
$user->username="User".$i;
$user->getUserInfo();
}

有 setter版:

classUser
{
public $uid;
private $username;
public $age;
function setUserName($name)
    {
$this->username = $name;
    }
function getUserInfo()
    {
return "UID:".$this->uid." UserName:".$this->username." Age:".$this->age;
    }
}

for($i=0; $i<1000000;$i++) {
$user = new User();
$user->uid= $i;
$user->age = $i%100;
$user->setUserName("User".$i);
$user->getUserInfo();
}

这里只增加了一个 setter。运行结果如下:

[root@localhostphpperf]# time php7 object.php

real    0m0.607s
user     0m0.602s
sys     0m0.004s
[root@localhostphpperf]# time php7 object.php

real    0m0.598s
 user    0m0.596s
sys     0m0.000s
[root@localhostphpperf]# time php7 object2.php 

real    0m0.673s
user    0m0.669s
sys     0m0.003s
[root@localhostphpperf]# time php7 object2.php 

real    0m0.668s
user    0m0.664s
sys     0m0.004s

从上面可以看到,增加了一个 setter,带来了近10%的效率损失。可见这个性能损失是相当大的,在 PHP 中,我们没有必要再来做 setter 和 getter了。需要引用的属性,直接使用即可。

2.9、类属性该声明还是不声明

PHP 本身支持属性可以在使用时增加,也就是不声明属性,可以在运行时添加属性。那么问题来了,事先声明属性与事后增加属性,是否会有性能上的差别。这里也举一个例子探讨一下。

事先声明了属性的代码就是2.8节中,无 setter 的代码,不再重复。而无属性声明的代码如下:

classUser
{ 
function getUserInfo()
    {
return "UID:".$this->uid." UserName:".$this->username." Age:".$this->age;
    }
}

for($i=0; $i<1000000;$i++) {
$user = new User();
$user->uid= $i;
$user->age = $i%100;
$user->username="User".$i;
$user->getUserInfo();
}

两段代码,运行结果如下:

[root@localhostphpperf]# time php7 object.php

real    0m0.608s
user    0m0.604s
sys     0m0.003s
[root@localhostphpperf]# time php7 object.php

real    0m0.615s
user    0m0.605s
sys     0m0.003s
[root@localhostphpperf]# time php7 object3.php 


 real    0m0.733s
user    0m0.728s
sys     0m0.004s
[root@localhostphpperf]# time php7 object3.php 


real    0m0.727s
user    0m0.720s
sys     0m0.004s

从上面的运行可以看到,无属性声明的代码慢了20%。可以推断出来的就是对于对象的属性,如果事先知道的话,我们还是事先声明的好,这一方面是效率问题,另一方面,也有助于提高代码的可读性呢。

2.10、图片操作 API 的效率差别

在图片处理操作中,一个非常常见的操作是将图片缩放成小图。缩放成小图的办法有多种,有使用 API 的,有使用命令行的。在 PHP 中,有 imagick 和 gmagick 两个扩展可供操作,而命令行则一般使用 convert 命令来处理。我们这里来讨论使用 imagick 扩展中的 API 处理图片的效率差别。

先上代码:

function imagick_resize($filename, $outname)
{
$thumbnail = new Imagick($filename);
$thumbnail->resizeImage(200, 200, imagick::FILTER_LANCZOS, 1);
$thumbnail->writeImage($outname);
unset($thumbnail);
}

function imagick_scale($filename, $outname)
{
$thumbnail = new Imagick($filename);
$thumbnail->scaleImage(200, 200);
$thumbnail->writeImage($outname);
unset($thumbnail);
}


function convert($func)
{
$cmd= "find /var/data/ppt |grep jpg";
$start = microtime(true);
exec($cmd, $files);
$index = 0;
foreach($files as $key =>$filename)
    {
$outname= " /tmp/$func"."_"."$key.jpg";
$func($filename, $outname);
$index++;
    }
$end = microtime(true);
echo "$func $index files: " . ($end- $start) . "s\n";
}

convert("imagick_resize");
convert("imagick_scale");

在上面的代码中,我们分别使用了 resizeImage 和 scaleImage 来进行图片的压缩,压缩的是常见的 1-3M 之间的数码相机图片,得到如下运行结果:

[root@localhostphpperf]# php55 imagick.php


imagick_ resize 169 files: 5.0612308979034s
imagick_ scale 169 files: 3.1105840206146s

[root@localhostphpperf]# php55 imagick.php


imagick_ resize 169 files: 4.4953861236572s
imagick_ scale 169 files: 3.1514940261841s

[root@localhostphpperf]# php55 imagick.php


imagick_ resize 169 files: 4.5400381088257s
imagick_ scale 169 files: 3.2625908851624s

169张图片压缩,使用 resizeImage 压缩,速度在4.5S以上,而使用 scaleImage 则在 3.2S 左右,快了将近50%,压缩的效果,用肉眼看不出明显区别。当然 resizeImage 的控制能力更强,不过对于批量处理而言,使用 scaleImage 是更好的选择,尤其对头像压缩这种频繁大量的操作。本节只是例举了图片压缩 API 作为例子,也正像 explode 和 preg_ split 一样,在 PHP 中,完成同样一件事情,往往有多种手法。建议采用效率高的做法。

以上就是关于 PHP 开发的10个方面的对比,这些点涉及到 PHP 语法、写法以及 API 的使用。有些策略随着 PHP 的发展,有的已经不再适用,有些策略则会一直有用。

有童鞋也许会说,在现实的开发应用中,上面的某些观点和解决策略,有点「然并卵」。为什么这么说呢?因为在一个程序的性能瓶颈中,最为核心的瓶颈,往往并不在 PHP 语言本身。即使是跟 PHP 代码中暴露出来的性能瓶颈,也常在外部资源和程序的不良写法导致的瓶颈上。于是为了做好性能分析,我们需要向 PHP 的上下游戏延伸,比如延伸到后端的服务上去,比如延伸到前端的优化规则。在这两块,都有了相当多的积累和分析,雅虎也据此提出了多达35条前端优化规则,这些同 PHP 本身的性能分析构成了一个整体,就是降低用户的访问延时。

所以前面两部分所述的性能分析,只是有助于大家了解 PHP 开发本身,写出更好的 PHP 程序,为你成为一个资深的 PHP 程序员打下基础,对于实际生产中程序的效率提升,往往帮助也不是特别显著,因为大家也看到,在文章的实例中,很多操作往往是百万次才能看出明显的性能差别。在现实的页面中,每一个请求很快执行完成,对这些基础代码的调用,往往不会有这么多次调用。不过了解这些,总是好的。

那么,对于一个程序而言,其他的性能瓶颈可能存在哪里?我们将深入探讨。所以在本系列的下两篇,我们将探讨 PHP 程序的外围效源的效率问题和前端效率问题,敬请期待。

PHP 性能分析与实验——性能的宏观分析

本文系 OneAPM 工程师编译整理。OneAPM 是应用性能管理领域的新兴领军企业,能帮助企业用户和开发者轻松实现:缓慢的程序代码和 SQL 语句的实时抓取。想阅读更多技术文章,请访问 OneAPM 官方博客