PHP7新特性整理

版本

本文基于PHP版本：7.0~7.1.x

新特性

全局

define() 定义常量数组

define('ANIMALS', [
    'dog',
    'cat',
    'bird'
]);

echo ANIMALS[1]; // 输出 "cat"

类

  1. 匿名类：通过new class来实例化一个匿名类，可以创建一次性的简单对象

     // PHP 7 之前的代码
 class Logger
 {
     public function log($msg)
     {
         echo $msg;
     }
 }

 $util->setLogger(new Logger());

 // 使用了 PHP 7+ 后的代码
 $util->setLogger(new class {
     public function log($msg)
     {
         echo $msg;
     }
 });

  2. 常量可见性 1. public（默认） 2. protected 3. private

     class ConstDemo
 {
     const PUBLIC_CONST_A = 1;
     public const PUBLIC_CONST_B = 2;
     protected const PROTECTED_CONST = 3;
     private const PRIVATE_CONST = 4;
 }

函数

  1. 类型声明

    参数

    标量类型

    其他

    字符串（string）

    类名（ClassName）

    整型（int）

    接口（interface）

    浮点数（float）

    数组（array）

    布尔值（bool）

    回调（callable）

    ----

    object

    ----

    iterable伪类

    ----

    Throwable

    返回值：支持上面的类型

    1. 引入void

  2. 可为空类型Nullable（?）：返回特定类型或NULL

     function testReturn(string $name, ?int $age): ?string {
     return $age ? "$name: $age" : $name;
 }

  3. 新增函数 1. 整数除法函数：intdiv 2. 随机字符串：random_bytes 3. 随机整数：random_int

  4. 函数调整

    unserialize 提供过滤：这个特性旨在提供更安全的方式解包不可靠的数据。它通过白名单的方式来防止潜在的代码注入。

         // 将所有的对象都转换为 __PHP_Incomplete_Class 对象
     $data = unserialize($foo, ["allowed_classes" => false]);

     // 将除 MyClass 和 MyClass2 之外的所有对象都转换为 __PHP_Incomplete_Class 对象
     $data = unserialize($foo, ["allowed_classes" => ["MyClass", "MyClass2"]);

     // 默认情况下所有的类都是可接受的，等同于省略第二个参数
     $data = unserialize($foo, ["allowed_classes" => true]);

运算符

  1. null合并运算符（??）：如果变量存在且值不为NULL， 它就会返回自身的值，否则返回它的第二个操作数

     // PHP5
 $name = isset($student['name']) && !empty($student['name']) ? $student['name'] : '';

 // PHP7
 $name = $student['name'] ?? '';

  2. 太空船操作符（<=>）：用于比较两个表达式。当$a小于、等于或大于$b时它分别返回-1、0或1

     // 整型
 print( 1 <=> 1);    // 0
 print( 1 <=> 2);    // -1
 print( 2 <=> 1);    // 1

 // 浮点型
 print( 1.5 <=> 1.5);    // 0
 print( 1.5 <=> 2.5);    // -1
 print( 2.5 <=> 1.5);    // 1

 // 字符串
 print( "a" <=> "a");    // 0
 print( "a" <=> "b");    // -1
 print( "b" <=> "a");    // 1

语言结构

  • 生成器 1. yield不再需要括号

      $result = yield;
  $result = yield $v;
  $result = yield $k => $v;

    1. 返回表达式：Generator::getReturn()，只能在生成器完成产生工作以后调用一次

      $gen = (function() {
 yield 1;
 yield 2;

 return 3;
})();

foreach ($gen as $val) {
 echo $val . ' ';
}

echo $gen->getReturn(), PHP_EOL;

// 1 2 3

    2. 委派：只需在最外层生成其中使用 yield from， 就可以把一个生成器自动委派给其他的生成器、traverable、array

      function gen() {
 yield 1;
 yield 2;

 yield from gen2();
}

function gen2() {
 yield 3;
 yield 4;
 yield from [5, 6];
 yield from new ArrayIterator([7, 8]);
}

foreach (gen() as $val) {
 echo $val . ' ';
}

// 1 2 3 4 5 6 7 8

  • 允许在克隆表达式上访问对象成员：(clone $foo)->bar()

  • list短数组语法（[]），可嵌套：[$id, $name] = $student;

      $student = [1, 'bob'];

  [$id, $name] = $student;

  var_dump($id, $name);

  // int(1)
  // string(3) "bob"

    一个有趣的例子：交换两个变量

      function swap( &$a, &$b ): void {
      [ $a, $b ] = [ $b, $a ];
  }

  $a = 1;
  $b = 2;

  swap($a, $b);

  echo $a . ' ' . $b; // 2 1

  • list元素顺序

      $info = array('coffee', 'brown', 'caffeine');

  list($a[0], $a[1], $a[2]) = $info;

  var_dump($a);

  // php7
  array(3) {
    [0]=>
    string(6) "coffee"
    [1]=>
    string(5) "brown"
    [2]=>
    string(8) "caffeine"
  }

  // php5
  array(3) {
    [2]=>
    string(8) "caffeine"
    [1]=>
    string(5) "brown"
    [0]=>
    string(6) "coffee"
  }

  • 带键的list

      $data = [
      ["id" => 1, "name" => 'Tom'],
      ["id" => 2, "name" => 'Fred'],
  ];
  foreach ($data as ["name" => $name, "id" => $id]) {
      echo "id: $id, name: $name\n";
  }

  [1 => $second, 3 => $fourth] = [1, 2, 3, 4];

  echo "$second, $fourth\n";

  // id: 1, name: Tom
  // id: 2, name: Fred
  // 2, 4

  • 断言：不符合预期将抛异常

      ini_set('assert.exception', 1);

  class CustomError extends AssertionError {}

  assert(false, new CustomError('Some error message'));

  • 命名空间：从同一 namespace 导入的类、函数和常量现在可以通过单个use 语句一次性导入

      use some\namespace\{ClassA, ClassB, ClassC as C};
  use function_some\namespace\{fn_a, fn_b, fn_c};
  use const_some\namespace\{ConstA, ConstB, ConstC};

会话

lazy_write：默认开启

它的作用是控制 PHP 只有在会话中的数据发生变化的时候才写入会话存储文件，如果会话中的数据没有发生改变，那么 PHP 会在读取完会话数据之后， 立即关闭会话存储文件，不做任何修改，可以通过设置 read_and_close 来实现。

cache_limiter指定会话页面所使用的缓冲控制方法（none/nocache/private/private_no_expire/public）。默认为 nocache

session_start([
    'cache_limiter' => 'private', // 允许客户端缓存， 但是不允许代理服务器缓存内容
    'read_and_close' => true,
]);

异常

  1. 多异常捕获：catch (FirstException | SecondException $e)，用来处理不同类的不同异常

     try {
     // some code
 } catch (FirstException | SecondException $e) {
     // handle first and second exceptions
 }

  2. 异常捕获高级抽象（同时可捕获Error或Exception）：Throwable

     interface Throwable
 |- Exception implements Throwable
     |- ...
 |- Error implements Throwable
     |- TypeError extends Error
     |- ParseError extends Error
     |- ArithmeticError extends Error
         |- DivisionByZeroError extends ArithmeticError
     |- AssertionError extends Error

字符串

负数偏移："abcdef"[-2]

var_dump("abcdef"[-2]); // string (1) "e"

PCNTL

pcntl_async_signals()，用于启用无需 ticks （这会带来很多额外的开销）的异步信号处理

PHP5

Tick（时钟周期）是一个在 declare 代码段中解释器每执行 N 条可计时的低级语句就会发生的事件。

不是所有语句都可计时。通常条件表达式和参数表达式都不可计时。

# PHP5
declare(ticks = 1);

function sig_handler($sig){
    echo "SIGHUP\n";
}

pcntl_signal(SIGHUP,  "sig_handler");

posix_kill(posix_getpid(), SIGHUP);

这段代码在执行pcntl_signal前，先加入了declare(ticks = 1)。因为PHP的函数无法直接注册到操作系统信号设置中，所以pcntl信号需要依赖ticks机制。

pcntl_signal的实现原理是，触发信号后先将信号加入一个队列中。然后在PHP的ticks回调函数中不断检查是否有信号，如果有信号就执行PHP中指定的回调函数，如果没有则跳出函数。

也就是说PHP解释器每执行N条可计时的语句（低级指令）就会触发一个ticks事件。PHP中这种ticks触发信号处理函数的机制导致了PHP在对信号处理时有很大的缺陷，如果PHP中有造成阻塞的语句，由于语句无法执行结束，无法触发tick事件，信号处理函数也就不会被回调。

PHP7

# PHP7
pcntl_async_signals(true); // turn on async signals

pcntl_signal(SIGHUP,  function($sig) {
    echo "SIGHUP\n";
});

posix_kill(posix_getpid(), SIGHUP);

Socket

禁用 TCP NAGLE 算法：tcp_nodelay=true

当我们通过 TCP socket 分多次发送较少的数据时，对端可能会很长时间收不到数据，导致本端应用程序认为超时报错，这时可能是受到了TCP NAGLE算法的影响。

内核

变量

zval改动

PHP5-zval

struct _zval_struct {
     union {
          long lval;
          double dval;
          struct {
               char *val;
               int len;
          } str;
          HashTable *ht;
          zend_object_value obj;
          zend_ast *ast;
     } value;
     zend_uint refcount__gc;
     zend_uchar type;
     zend_uchar is_ref__gc;
};

问题：

  1. 这个结构体的大小是(在64位系统)24个字节, zend_object_value导致整个value需要16个字节。

  2. 没有预留字段，如想存储一些zval相关的信息时，无法扩展使用。

  3. zval大部分类型是按值传递，写时复制（refcount__gc）。而对象和资源类型是按引用传递，所以需要在全局加一个引用计数才能保证内存回收。

  4. 大量重复的字符串计算无法存储起来。

  5. 变量引用造成写时复制，在一些大数组拷贝的时候容易导致性能问题。

  6. 临时变量在堆上分配zval（MAKE_STD_ZVAL/ALLOC_ZVAL），分配效率低，且对缓存不够友好。

PHP7-zval

//zend_types.h
typedef struct _zval_struct     zval;

typedef union _zend_value {
    zend_long         lval;    //int整形
    double            dval;    //浮点型
    zend_refcounted  *counted;
    zend_string      *str;     //string字符串
    zend_array       *arr;     //array数组
    zend_object      *obj;     //object对象
    zend_resource    *res;     //resource资源类型
    zend_reference   *ref;     //引用类型，通过&$var_name定义的
    zend_ast_ref     *ast;     //下面几个都是内核使用的value
    zval             *zv;
    void             *ptr;
    zend_class_entry *ce;
    zend_function    *func;
    struct {
        uint32_t w1;
        uint32_t w2;
    } ww;
} zend_value;

struct _zval_struct {
    zend_value        value; //变量实际的value
    union {
        struct {
            ZEND_ENDIAN_LOHI_4( //这个是为了兼容大小字节序，小字节序就是下面的顺序，大字节序则下面4个顺序翻转
                zend_uchar    type,         //变量类型
                zend_uchar    type_flags,  //类型掩码，不同的类型会有不同的几种属性，内存管理会用到
                zend_uchar    const_flags,
                zend_uchar    reserved)     //call info，zend执行流程会用到
        } v;
        uint32_t type_info; //上面4个值的组合值，可以直接根据type_info取到4个对应位置的值
    } u1;
    union {
        uint32_t     var_flags;
        uint32_t     next;                 //哈希表中解决哈希冲突时用到
        uint32_t     cache_slot;           /* literal cache slot */
        uint32_t     lineno;               /* line number (for ast nodes) */
        uint32_t     num_args;             /* arguments number for EX(This) */
        uint32_t     fe_pos;               /* foreach position */
        uint32_t     fe_iter_idx;          /* foreach iterator index */
    } u2; //一些辅助值
};

64位环境下，现在只需要16个字节 1. value 2. 扩展字段

  • u1: 类型相关信息

  • u2：辅助字段

改动：

  1. 能直接保存的值，不再进行引用计数，而是直接拷贝赋值，如IS_LONG。

  2. 无值的类型，也不需要引用计数，如IS_NULL、IS_TRUE。

  3. 需要引用计数的类型，如数组、对象，则通过另外的结构体保存，zval仅保存指针。

  4. 引用计数信息保存在zend_refcounted_h结构。

  5. zval预先内存分配不再从堆上申请，函数内部使用的zval要么来自外面输入, 要么使用在栈上分配的临时zval。

ZendVM

对语法的评价要基于其优点，而不是基于技术限制。

AST (Abstract Syntax Tree)

将 PHP 文件转换为 opcodes 的过程现在包括三个阶段。

  1. 编码：从源代码中生成一个token流。

  2. 解析：从token流生成抽象语法树。

  3. 编译：从抽象语法树生成op_array。

线程安全

问题：尽可能的减少线程storage的检索

PHP5处理方式：层层传递。只检索一次，把已获取的storage指针传给接下来调用的函数用，其它函数再一级级往下传，这样一来各函数如果发现storage通过参数传进来了就直接用，无需再检索了。（TSRMLS_DC、TSRMLS_CC）

在函数参数中必须加上这两个宏，容易遗漏，较为丑陋。

TLS (Thread Local Storage)

通过GCC的内置__thread定义，这样各线程更新这个变量就不会冲突

可以用于修饰全局变量，函数内的静态变量，不能修饰函数的局部变量或者class的普通成员变量，且__thread变量值只能初始化为编译器常量。

内存管理

  • chunk：2MB

  • page: 4KB

  • slot：8,16,24,32,...,3072B

HugePage

static void *zend_mm_mmap(size_t size)
{
    ...

//hugepage支持
#ifdef MAP_HUGETLB
        if (zend_mm_use_huge_pages && size == ZEND_MM_CHUNK_SIZE) {
            ptr = mmap(NULL, size, PROT_READ | PROT_WRITE, MAP_PRIVATE | MAP_ANON | MAP_HUGETLB, -1, 0);
            if (ptr != MAP_FAILED) {
                return ptr;
            }
        }
#endif

    ptr = mmap(NULL, size, PROT_READ | PROT_WRITE, MAP_PRIVATE | MAP_ANON, -1, 0);

    if (ptr == MAP_FAILED) {
#if ZEND_MM_ERROR
        fprintf(stderr, "\nmmap() failed: [%d] %s\n", errno, strerror(errno));
#endif  
        return NULL;
    }
    return ptr;
}

关于Hugepage是啥，简单的说下就是默认的内存是以4KB分页的，而虚拟地址和内存地址是需要转换的， 而这个转换是要查表的，CPU为了加速这个查表过程都会内建TLB（Translation Lookaside Buffer）， 显而易见如果虚拟页越小，表里的条目数也就越多，而TLB大小是有限的，条目数越多TLB的Cache Miss也就会越高， 所以如果我们能启用大内存页就能间接降低这个TLB Cache Miss。

参考

  1. 从PHP 5.6.x 移植到 PHP 7.0.x

  2. 从PHP 7.0.x 移植到 PHP 7.1.x

  3. PHP 7 错误处理

  4. Throwable Exceptions and Errors in PHP 7

  5. PHP RFC: Abstract syntax tree

  6. PHP RFC: Native TLS

  7. 深入理解PHP7内核之zval

  8. 让你的PHP7更快之Hugepage

  9. 《PHP7内核剖析》

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