PHP 實現-多線程編程

前些天幫同事查一個問題，第一次接觸到了 PHP 的多線程，原覺得 PHP 廣泛都是單線程模型，並不適合多線程領域，花些時間翻了幾個多線程的項目源碼以後，發現 PHP 的多線程也很有可取之處，活用起來，用來解決某些問題居然很是適合。

因而找了幾篇文章看了下 PHP 多線程 TSRM 機制的實現，也有所收穫，詳情能夠查看下面的參考文章。本文對比多進程介紹了下多線程的優點和適用場景，提出了一種巧用方案，並使用 PHP 代碼實現了多線程的常見用法。

文章歡迎轉載，但請註明來源：http://www.cnblogs.com/zhenbianshu/p/7978835.html， 謝謝。

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多線程

線程

首先說下線程：

線程(thread) 是操做系統可以進行運算調度的最小單位。它被包含在進程之中，是進程中的實際運做單位。一條線程指的是進程中一個單一順序的控制流，一個進程中能夠併發多個線程，每條線程並行執行不一樣的任務.

使用多線程主要是由於它在執行效率上有很大優點。因爲線程是操做系統可以進行調度的最小單位：

• 一個多線程程序比單線程程序被操做系統調度的機率更大，因此多線程程序通常會比單線程程序更高效；
• 多線程程序的多個線程能夠在多核 CPU 的多個核心同時運行，能夠將徹底發揮機器多核的優點；

同時對比多進程程序，多線程有如下特色：

• 線程的建立和切換的系統開銷都比進程要小，因此必定程度上會比多進程更高效；
• 線程天生的共享內存空間，線程間的通訊更簡單，避免了進程IPC引入新的複雜度。

適用場景

多線程的優化是不少，但是無腦使用多線程並不能提高程序的執行效率，由於線程的建立和銷燬、上下文切換、線程同步等也是有性能損耗的，耗費時間可能比順序執行的代碼還多。如：

sumSmall是一個從1累加到50000的函數。

上圖是在主線程內執行了三次 sumSmall 和三個線程分別執行 sumSmall ，再將結果同步到一個線程的時間對比，咱們會發現只在主線程執行的時間反而更短，三個線程建立、切換、同步的時間遠遠大過了線程異步執行節省的時間。

而函數 sumLarge 從1累加到5000000，下圖同一線程執行三次和三個線程執行的耗時：

此次，多線程終於有效率優點了。

是否使用多線程還須要根據具體需求而定，通常考慮如下兩種狀況：

• I/O 阻塞會使操做系統發生任務調度，阻塞當前任務，因此代碼中 I/O 多的狀況下，使用多線程時能夠將代碼並行。例如屢次讀整塊的文件，或請求多個網絡資源。
• 多線程能充分利用 CPU，因此有多處大計算量代碼時，也可使用多線程使他們並行執行，例如上文中後一個例子。

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PHP中的多線程

PHP 默認並不支持多線程，要使用多線程須要安裝 pthread 擴展，而要安裝 pthread 擴展，必須使用 --enable-maintainer-zts 參數從新編譯 PHP，這個參數是指定編譯 PHP 時使用線程安全方式。

線程安全

多線程是讓程序變得不安分的一個因素，在使用多線程以前，首先要考慮線程安全問題：

線程安全：線程安全是編程中的術語，指某個函數、函數庫在多線程環境中被調用時，可以正確地處理多個線程之間的共享變量，使程序功能正確完成。

在傳統多線程中，因爲多個線程共享變量，因此可能會致使出現以下問題：

1. 存在一個全局數組$arr = array('a');;
2. A 線程獲取數組長度爲1;
3. B 線程獲取數組長度爲1;
4. A 線程 pop 出數組元素 $a = array_pop($arr); $a = 'a';;
5. B 線程也 pop 數組元素 $b = array_pop($arr); $a = null;;
6. 此時 B 線程內就出現了靈異事件，明明數組長度大於0，或沒有 pop 出東西;

PHP 實現

PHP 實現的線程安全主要是使用 TSRM 機制對 全局變量和靜態變量進行了隔離，將全局變量和靜態變量 給每一個線程都複製了一份，各線程使用的都是主線程的一個備份，從而避免了變量衝突，也就不會出現線程安全問題。

PHP 對多線程的封裝保證了線程安全，程序員不用考慮對全局變量加各類鎖來避免讀寫衝突了，同時也減小了出錯的機會，寫出的代碼更加安全。

但由此致使的是，子線程一旦開始運行，主線程便沒法再對子線程運行細節進行調整了，線程必定程度上失去了線程之間經過全局變量進行消息傳遞的能力。

同時 PHP 開啓線程安全選項後，使用 TSRM 機制分配和使用變量時也會有額外的損耗，因此在不須要多線程的 PHP 環境中，使用 PHP 的 ZTS （非線程安全） 版本就好。

類和方法

PHP 將線程 封裝成了 Thread 類，線程的建立經過實例化一個線程對象來實現，因爲類的封裝性，變量的使用只能經過構造函數傳入，而線程運算結果也須要經過類變量傳出。

下面介紹幾個經常使用的 Thread 類方法：

• run()：此方法是一個抽象方法，每一個線程都要實現此方法，線程開始運行後，此方法中的代碼會自動執行；
• start()：在主線程內調用此方法以開始運行一個線程；
• join()：各個線程相對於主線程都是異步執行，調用此方法會等待線程執行結束；
• kill()：強制線程結束；
• isRunning()：返回線程的運行狀態，線程正在執行run()方法的代碼時會返回 true；

由於線程安全的實現，PHP 的多線程開始運行後，沒法再經過共享內存空間通訊，線程也沒法經過線程間通訊複用，因此我認爲 PHP 的「線程池」並無什麼意義。擴展內自帶的Pool 類是一個對多線程分配管理的類，這裏也再也不多介紹了。

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實例代碼

下面是一個線程類，用來請求某一接口。接下來根據它寫兩個多線程的應用實例：

class Request extends Thread {
    public $url;
    public $response;
    public function __construct($url) {
        $this->url = $url;
    }
    public function run() {
        $this->response = file_get_contents($this->url);
    }
}

異步請求

將同步的請求拆分爲多個線程異步調用，以提高程序的運行效率。

$chG = new Request("www.google.com");
$chB = new Request("www.baidu.com");
$chG ->start();
$chB ->start();
$chG->join();
$chB->join();

$gl = $chG->response;
$bd = $chB->response;

超時控制

偶然間發現公司網站某一網頁上的一塊內容時有時無，不知道具體實現，但這給了我使用多線程的靈感：利用線程異步實現快速失敗和超時控制。

咱們在使用 curl 請求某個地址時，能夠經過 CURLOPT_CONNECTTIMEOUT / CURLOPT_TIMEOUT 參數分別設置 curl 的鏈接超時時間和讀取數據超時時間，但總的超時時間很差控制。並且在進行數據庫查詢時的超時時間沒法設置（鳥哥博客：爲MySQL設置查詢超時）。

這時咱們即可以借用多線程來實現此功能：在執行線程類的 start() 方法後，不調用 join() 方法，使線程一直處於異步狀態，不阻塞主線程的執行。

此時主線程至關於旗艦，而各子線程至關於巡航艦，旗艦到達某地後沒必要要一直等待巡航艦也歸來，等待一段時間後離開便可，從而避免巡航艦意外時旗艦白白空等。

代碼：

$chG = new Request("www.google.com");
$chB = new Request("www.baidu.com");
$chG->start();
$chB->start();
$chB->join();
// 此處不對chG執行join方法

sleep(1); // sleep一個能接受的超時時間
$gl = $chG->response;
$bd = $chB->response;
$bd->kill();
if (!$gl) {
    $gl = ""; // 處理異常，或在線程類內給$gl一個默認值
}

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總結

PHP 對多線程進行的封(yan)裝(ge)，讓人用線程用得很是不盡興。雖然安全，也保持 PHP 簡單易用的一向風格，卻沒法徹底發揮多線程的能力。不過各個語言各有特點和側重點，也沒必要強求，愛她就要包容她 =_=。

最近在重學操做系統和 Linux 內核方面的知識，對程序的認知有了很大提高，感受很是有必要總結一下，敬請期待。