探究PHP底層

探究PHP底層

一、PHP是什麼？

 

PHP 指的是咱們從外面看到的一套完整的系統。這聽起來有點糊塗，但其實並不複雜（PHP4 內部結構圖）。從功能上來分：咱們能夠分爲三部分：

一、 解釋器部分(Zend 以引擎)，負責對輸入代碼的分析、翻譯和執行；
二、 功能性部分(PHP功能函數以及擴展)，負責具體實現語言的各類功能（好比它的函數等等）；
三、 接口部分(SAPI)，負責同 WEB 服務器的會話等功能。

Zend包括了第一部分的所有和第二部分的局部，PHP內核 包括了第二部分的局部和第三部分的所有。他們合起來稱之爲 PHP 包。Zend 構成了語言的核心，同時也包含了一些最基本的 PHP 預約義函數的實現。PHP 包（內核）則包含了全部創造出語言自己各類顯著特性的模塊。

                  

                                       

                                                                                                     （PHP 內部結構圖）

        從內容模塊上來分：咱們能夠分爲四層體系結構：

1）Zend引擎：Zend總體用純c實現，是php的內核部分，它將php代碼翻譯（詞法、語法解析等一系列編譯過程）爲可執行opcode的處理並實現相應的處理方法、實現了基本的數據結構（如hashtable、oo）、內存分配及管理、提供了相應的api方法供外部調用，是一切的核心，全部的外圍功能均圍繞zend實現。

2）Extensions擴展：圍繞着zend引擎，extensions經過組件式的方式提供各類基礎服務，咱們常見的各類內置函數（如array系列）、標準庫等都是經過extension來實現，用戶也能夠根據須要實現本身的extension以達到功能擴展、性能優化等目的（如貼吧正在使用的php中間層、富文本解析就是extension的典型應用）。

3）Sapi ：Sapi全稱是Server Application Programming Interface，也就是服務端應用編程接口，sapi經過一系列鉤子函數，使得php能夠和外圍交互數據，這是php很是優雅和成功的一個設計，經過sapi成功的將php自己和上層應用解耦隔離，php能夠再也不考慮如何針對不一樣應用進行兼容，而應用自己也能夠針對本身的特色實現不一樣的處理方式。

4）上層應用： 這就是咱們平時編寫的php程序，經過不一樣的sapi方式獲得各類各樣的應用模式，如經過webserver實現web應用、在命令行下以腳本方式運行等等。

          

                                                                              （php結構 ）

其架構思想：引擎(Zend)+擴展(ext)的模式:下降內部耦合

                         中間層(sapi):web server和php的通訊接口， 隔絕web server和php。

若是php是一輛車，那麼

車的框架就是php自己，便是咱們外面看到一套完整系統。

Zend是車的引擎（發動機）

Ext下面的各類組件就是車的輪子

Sapi能夠看作是公路，車能夠跑在不一樣類型的公路上

而一次php程序的執行就是汽車跑在公路上。

所以，咱們須要：性能優異的引擎+合適的車輪+正確的跑道

二、php生命週期

      查看：深刻理解php底層：php生命週期 :http://blog.csdn.net/hguisu/article/details/7377520

3 、sapi

 

      如前所述，sapi經過經過一系列的接口，使得外部應用能夠和php交換數據並能夠根據不一樣應用特色實現特定的處理方法，咱們常見的一些sapi有：

1) 、apache2handler 這是以做爲，採用模式運行時候的處理方式，也是如今應用最普遍的一種。

2)、cgi ：webserverphpfastcgifastcgi+phpwebserver3)、cli ：

 Sapi的定義及主要接口函數：

 

struct _sapi_module_struct {
    char *name;         //  名字標識
    char *pretty_name;  // 更好理解的名字
    int (*startup)(struct _sapi_module_struct *sapi_module);    //  啓動函數
    int (*shutdown)(struct _sapi_module_struct *sapi_module);   //  關閉方法

    int (*activate)(TSRMLS_D);  //激活
    int (*deactivate)(TSRMLS_D);    //  停用

    int (*ub_write)(const char *str, unsigned int str_length TSRMLS_DC);
     //  沒有緩存的寫操做(unbuffered write)
    void (*flush)(void *server_context);    //  flush
    struct stat *(*get_stat)(TSRMLS_D);     //  get uid
    char *(*getenv)(char *name, size_t name_len TSRMLS_DC); //  getenv

    void (*sapi_error)(int type, const char *error_msg, ...);   /* error
handler */

    int (*header_handler)(sapi_header_struct *sapi_header, sapi_header_op_enum
op,
        sapi_headers_struct *sapi_headers TSRMLS_DC);   /* header handler */

     /* send headers handler */
    int (*send_headers)(sapi_headers_struct *sapi_headers TSRMLS_DC);

    void (*send_header)(sapi_header_struct *sapi_header,
            void *server_context TSRMLS_DC);   /* send header handler */

    int (*read_post)(char *buffer, uint count_bytes TSRMLS_DC); /* read POST
data */
    char *(*read_cookies)(TSRMLS_D);    /* read Cookies */

    /* register server variables */
    void (*register_server_variables)(zval *track_vars_array TSRMLS_DC);

    void (*log_message)(char *message);     /* Log message */
    time_t (*get_request_time)(TSRMLS_D);   /* Request Time */
    void (*terminate_process)(TSRMLS_D);    /* Child Terminate */

    char *php_ini_path_override;    //覆蓋ini路徑

    ...
    ...
};

這裏介紹一下其中一些主要函數

· startup：php被調用時初始化操做，好比cgi模式，在startup的時候會加載全部的extension並執行模塊初始化工做。

· shutdown：php關閉時收尾工做

· activate：請求初始化

· dectivate：請求結束時收尾工做

· ub_write：指定數據輸出方式，好比apache2handler方式，因爲php做爲apache的一個so存在，所以其輸出也就是調                          用apache的ap_write函數，而在cgi模式下，會系統調用write。

·  sapi_error：錯誤處理函數

·  read_post：讀取post數據

·  register_server_variables：往$_SERVER中註冊環境變量這個通常根據不一樣協議標準註冊註冊的變量。

在php源碼中，sapi實現了不少接口：以下圖：

四、php腳本的執行

     SAPI處於PHP架構的上層，而真正的腳本執行是有Zend引擎來完成。

目前語言分爲兩類：

 第一類：編譯型語言.如c/c++ Java之類，他們的共性是運行以前必須對源代碼進行編譯，而後運行編譯後的目標文件。

 第二類語言：解釋型語言：如PHP,Ruby，Python。他們須要解釋器來執行這些源代碼。實際上這些語言仍是要通過編譯環節的。只不過他們在運行的時候進行編譯，爲了效率，並非每次執行的時候都會從新編譯，好比PHP的各類opcode緩存擴展（如APC Xcache等）。

說明：PHP從2000年發佈的PHP4開始就不是解釋性語言。當一個PHP腳本被執行的時候，首先PHP源代碼由Zend引擎編譯成名爲Zend opcodes的機器代碼。這些代碼保存在RAM中。而後執行opcodes運行真正的腳本。所以，PHP實際上和Java，C#等語言同樣是編譯語言。不然，它的執行會很慢。

咱們來看PHP腳本是怎麼被執行的。如hello.php:

 <?php
$str = "Hello world!\n";
echo $str;

 

命令行執行：php   hello.php

輸出結果顯然是：Hello world!

 可是執行腳本的時候，PHP/Zend作了什麼呢？

4.一、程序的執行：

1）傳遞給php程序須要的執行文件hello.php，php程序完成基本的準備工做後啓動PHP及Zend引擎，加載註冊的擴展模塊。

 2) 初始化完後讀取腳本文件，Zend引擎對腳本進行此詞法分析，語法分析，而後有Zend引擎編譯成opcode碼，最後執行              opcode碼。

             php代碼的執行過程以下圖：

                           

        php實現了一個典型的動態語言執行過程：拿到一段代碼後，通過詞法解析、語法解析等階段後，源程序會被翻譯成一個個指令(opcodes)，而後ZEND虛擬機順次執行這些指令完成操做。PHP自己是用c實現的，所以最終調用的也都是c的函數，實際上，咱們能夠把php看作是一個c開發的軟件。

        經過上面描述不難看出，php的執行的核心是翻譯出來的一條一條指令，也即opcode.

4.二、詞法分析和語法分析

解釋器通常包括兩部分：

1)、 讀取源程序，並處理語言結構

2)、處於語言結構並生成目標程序

而Lex和Yacc能夠解決第一個問題。不少編程都有Lex/Yacc做爲語言的詞法語法分析生成器，好比PHP,Python、Ruby已經MySQL的sql語言。

Lex生成詞法分析器。

Yacc語法分析生成器

4. 三、opcode

PHP 構建在Zend虛擬機（Zend VM）之上的，PHP的opcode就是ZEND 虛擬機中的指令,即Opcode是php程序執行的最基本單位。