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多线程编程 – PHP 实现

技术 2022年11月23日
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<!–
* {
color:#3e3e3e;
}

body {
font-family: “Helvetica Neue”,Helvetica,”Hiragino Sans GB”,”Microsoft YaHei”,Arial,sans-serif;
font-size: 15px;
}

p{
line-height: 25.6px ;
box-sizing: border-box;
word-wrap: break-word;
text-align: justify;
margin: 23.7px 0;
}

blockquote {
border-left: 2px solid rgba(128,128,128,0.075);
background-color: rgba(128,128,128,0.05);
padding: 10px -1px;
margin: 0px;
}

blockquote p {
color: #898989;
margin: 0px;
}

strong {
font-weight: 700;
color: #3e3e3e;
}

pre {
background-color: #f8f8f8;
border-radius: 3px;
word-wrap: break-word;
overflow: scroll;
padding: 12px 13px;
font-size: 13px;
color: #898989;
}

h1,h2,h3,h4,h5,h6 {
word-break: break-all;
text-align: left;
font-weight: bold;
}
hr{border:1px solid #ddd;}

h1{font-size:170%;ng-top:.5em;margin-topborder-top:4px solid #aaa;paddi:1.5em;}
h1:first-child{margin-top:0;padding-top:.25em;border-top:none;}

table {
padding: 0;border-collapse: collapse; }
table tr {
border-top: 1px solid #cccccc;
background-color: white;
margin: 0;
padding: 0; }
table tr:nth-child(2n) {
background-color: #f8f8f8; }
table tr th {
font-weight: bold;
border: 1px solid #cccccc;
margin: 0;
padding: 6px 13px; }
table tr td {
border: 1px solid #cccccc;
margin: 0;
padding: 6px 13px; }
table tr th :first-child, table tr td :first-child {
margin-top: 0; }
table tr th :last-child, table tr td :last-child {
margin-bottom: 0; }

a {
color: #4183C4;
text-decoration: none;
}

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padding-left: 30px;
}

li {
line-height: 24px;
}

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height: 2px;
padding: 0;
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box-sizing: content-box;
border-bottom: 1px solid #ddd;
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border-radius:4px;
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word-wrap: normal;
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-moz-hyphens: none;
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hyphens: none;
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background-origin: content-box;
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padding: 0;
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padding: 0 1em;
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overflow: auto;
}

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-webkit-box-sizing: border-box;
-moz-box-sizing: border-box;
box-sizing: border-box;
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color: #c92c2c;
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display: inline;
white-space: normal;
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pre[class*=”language-“]:after {
content: ”;
z-index: -2;
display: block;
position: absolute;
bottom: 0.75em;
left: 0.18em;
width: 40%;
height: 20%;
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box-shadow: 0px 13px 8px #979797;
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-moz-transform: rotate(-2deg);
-ms-transform: rotate(-2deg);
-o-transform: rotate(-2deg);
transform: rotate(-2deg);
}

:not(pre) > code[class*=”language-“]:after,
pre[class*=”language-“]:after {
right: 0.75em;
left: auto;
-webkit-transform: rotate(2deg);
-moz-transform: rotate(2deg);
-ms-transform: rotate(2deg);
-o-transform: rotate(2deg);
transform: rotate(2deg);
}

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.token.block-comment,
.token.prolog,
.token.doctype,
.token.cdata {
color: #7D8B99;
}

.token.punctuation {
color: #5F6364;
}

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.token.tag,
.token.boolean,
.token.number,
.token.function-name,
.token.constant,
.token.symbol,
.token.deleted {
color: #c92c2c;
}

.token.selector,
.token.attr-name,
.token.string,
.token.char,
.token.function,
.token.builtin,
.token.inserted {
color: #2f9c0a;
}

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.token.entity,
.token.url,
.token.variable {
color: #a67f59;
background: rgba(255, 255, 255, 0.5);
}

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.token.attr-value,
.token.keyword,
.token.class-name {
color: #1990b8;
}

.token.regex,
.token.important {
color: #e90;
}

.language-css .token.string,
.style .token.string {
color: #a67f59;
background: rgba(255, 255, 255, 0.5);
}

.token.important {
font-weight: normal;
}

.token.bold {
font-weight: bold;
}
.token.italic {
font-style: italic;
}

.token.entity {
cursor: help;
}

.namespace {
opacity: .7;
}

@media screen and (max-width: 767px) {
pre[class*=”language-“]:before,
pre[class*=”language-“]:after {
bottom: 14px;
-webkit-box-shadow: none;
-moz-box-shadow: none;
box-shadow: none;
}

}

.token.tab:not(:empty):before,
.token.cr:before,
.token.lf:before {
color: #e0d7d1;
}

pre[class*=”language-“].line-numbers {
padding-left: 0;
}

pre[class*=”language-“].line-numbers code {
padding-left: 3.8em;
}

pre[class*=”language-“].line-numbers .line-numbers-rows {
left: 0;
}

pre[class*=”language-“][data-line] {
padding-top: 0;
padding-bottom: 0;
padding-left: 0;
}
pre[data-line] code {
position: relative;
padding-left: 4em;
}
pre .line-highlight {
margin-top: 0;
}

pre.line-numbers {
position: relative;
padding-left: 3.8em;
counter-reset: linenumber;
}

pre.line-numbers > code {
position: relative;
}

.line-numbers .line-numbers-rows {
position: absolute;
pointer-events: none;
top: 0;
font-size: 100%;
left: -3.8em;
width: 3em; /* works for line-numbers below 1000 lines */
letter-spacing: -1px;
border-right: 1px solid #999;

-webkit-user-select: none;
-moz-user-select: none;
-ms-user-select: none;
user-select: none;
}

.line-numbers-rows > span {
pointer-events: none;
display: block;
counter-increment: linenumber;
}

.line-numbers-rows > span:before {
content: counter(linenumber);
color: #999;
display: block;
padding-right: 0.8em;
text-align: right;
}
–>

前言

前些天帮同事查一个问题，第一次接触到了 PHP 的多线程，原以为 PHP 普遍都是单线程模型，并不适合多线程领域，花些时间翻了几个多线程的项目源码之后，发现 PHP 的多线程也颇有可取之处，活用起来，用来解决某些问题竟然非常适合。

于是找了几篇文章看了下 PHP 多线程 TSRM 机制的实现，也有所收获，详情可以查看下面的参考文章。本文对比多进程介绍了下多线程的优势和适用场景，提出了一种巧用方案，并使用 PHP 代码实现了多线程的常见用法。

文章欢迎转载，但请注明来源：http://www.cnblogs.com/zhenbianshu/p/7978835.html， 谢谢。

多线程

线程

首先说下线程：

线程(thread) 是操作系统能够进行运算调度的最小单位。它被包含在进程之中，是进程中的实际运作单位。一条线程指的是进程中一个单一顺序的控制流，一个进程中可以并发多个线程，每条线程并行执行不同的任务.

使用多线程主要是因为它在执行效率上有很大优势。由于线程是操作系统能够进行调度的最小单位：

  • 一个多线程程序比单线程程序被操作系统调度的概率更大，所以多线程程序一般会比单线程程序更高效；
  • 多线程程序的多个线程可以在多核 CPU 的多个核心同时运行，可以将完全发挥机器多核的优势；

同时对比多进程程序，多线程有以下特点：

  • 线程的创建和切换的系统开销都比进程要小，所以一定程度上会比多进程更高效；
  • 线程天生的共享内存空间，线程间的通信更简单，避免了进程IPC引入新的复杂度。

适用场景

多线程的优化是很多，可是无脑使用多线程并不能提升程序的执行效率，因为线程的创建和销毁、上下文切换、线程同步等也是有性能损耗的，耗费时间可能比顺序执行的代码还多。如：

sumSmall是一个从1累加到50000的函数。

多线程编程 – PHP 实现

上图是在主线程内执行了三次 sumSmall 和三个线程分别执行 sumSmall ，再将结果同步到一个线程的时间对比，我们会发现只在主线程执行的时间反而更短，三个线程创建、切换、同步的时间远远大过了线程异步执行节省的时间。

而函数 sumLarge 从1累加到5000000，下图同一线程执行三次和三个线程执行的耗时：

多线程编程 – PHP 实现

这次，多线程终于有效率优势了。

是否使用多线程还需要根据具体需求而定，一般考虑以下两种情况：

  • I/O 阻塞会使操作系统发生任务调度，阻塞当前任务，所以代码中 I/O 多的情况下，使用多线程时可以将代码并行。例如多次读整块的文件，或请求多个网络资源。
  • 多线程能充分利用 CPU，所以有多处大计算量代码时，也可以使用多线程使他们并行执行，例如上文中后一个例子。

PHP中的多线程

PHP 默认并不支持多线程，要使用多线程需要安装 pthread 扩展，而要安装 pthread 扩展，必须使用 --enable-maintainer-zts 参数重新编译 PHP，这个参数是指定编译 PHP 时使用线程安全方式。

线程安全

多线程是让程序变得不安分的一个因素，在使用多线程之前，首先要考虑线程安全问题：

线程安全：线程安全是编程中的术语，指某个函数、函数库在多线程环境中被调用时，能够正确地处理多个线程之间的共享变量，使程序功能正确完成。

在传统多线程中，由于多个线程共享变量，所以可能会导致出现如下问题：

  1. 存在一个全局数组$arr = array('a');;
  2. A 线程获取数组长度为1;
  3. B 线程获取数组长度为1;
  4. A 线程 pop 出数组元素 $a = array_pop($arr); $a = 'a';;
  5. B 线程也 pop 数组元素 $b = array_pop($arr); $a = null;;
  6. 此时 B 线程内就出现了灵异事件，明明数组长度大于0，或没有 pop 出东西;

PHP 实现

PHP 实现的线程安全主要是使用 TSRM 机制对 全局变量和静态变量进行了隔离，将全局变量和静态变量 给每个线程都复制了一份，各线程使用的都是主线程的一个备份，从而避免了变量冲突，也就不会出现线程安全问题。

PHP 对多线程的封装保证了线程安全，程序员不用考虑对全局变量加各种锁来避免读写冲突了，同时也减少了出错的机会，写出的代码更加安全。

但由此导致的是，子线程一旦开始运行，主线程便无法再对子线程运行细节进行调整了，线程一定程度上失去了线程之间通过全局变量进行消息传递的能力。

同时 PHP 开启线程安全选项后，使用 TSRM 机制分配和使用变量时也会有额外的损耗，所以在不需要多线程的 PHP 环境中，使用 PHP 的 ZTS （非线程安全） 版本就好。

类和方法

PHP 将线程 封装成了 Thread 类，线程的创建通过实例化一个线程对象来实现，由于类的封装性，变量的使用只能通过构造函数传入，而线程运算结果也需要通过类变量传出。

下面介绍几个常用的 Thread 类方法：

  • run()：此方法是一个抽象方法，每个线程都要实现此方法，线程开始运行后，此方法中的代码会自动执行；
  • start()：在主线程内调用此方法以开始运行一个线程；
  • join()：各个线程相对于主线程都是异步执行，调用此方法会等待线程执行结束；
  • kill()：强制线程结束；
  • isRunning()：返回线程的运行状态，线程正在执行run()方法的代码时会返回 true；

因为线程安全的实现，PHP 的多线程开始运行后，无法再通过共享内存空间通信，线程也无法通过线程间通信复用，所以我认为 PHP 的“线程池”并没有什么意义。扩展内自带的Pool 类是一个对多线程分配管理的类，这里也不再多介绍了。

实例代码

下面是一个线程类，用来请求某一接口。接下来根据它写两个多线程的应用实例：

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);
    }
}

异步请求

将同步的请求拆分为多个线程异步调用，以提升程序的运行效率。

$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;

超时控制

偶然间发现公司网站某一网页上的一块内容时有时无，不知道具体实现，但这给了我使用多线程的灵感：利用线程异步实现快速失败和超时控制。

我们在使用 curl 请求某个地址时，可以通过 CURLOPT_CONNECTTIMEOUT / CURLOPT_TIMEOUT 参数分别设置 curl 的连接超时时间和读取数据超时时间，但总的超时时间不好控制。而且在进行数据库查询时的超时时间无法设置（鸟哥博客：为MySQL设置查询超时）。

这时我们便可以借用多线程来实现此功能：在执行线程类的 start() 方法后，不调用 join() 方法，使线程一直处于异步状态，不阻塞主线程的执行。

此时主线程相当于旗舰，而各子线程相当于巡航舰，旗舰到达某地后不必要一直等待巡航舰也归来，等待一段时间后离开即可，从而避免巡航舰意外时旗舰白白空等。

代码：

$chG = new Request("www.google.com");
$chB = new Request("www.baidu.com");
$chG->start();
$chB->start();
$chB->join();
// 此处不对chG执行join方法sleep(1); // sleep一个能接受的超时时间
$gl = $chG->response;
$bd = $chB->response;
$bd->kill();
if (!$gl) {
    $gl = ""; // 处理异常，或在线程类内给$gl一个默认值
}

总结

PHP 对多线程进行的封(yan)装(ge)，让人用线程用得非常不尽兴。虽然安全，也保持 PHP 简单易用的一贯风格，却无法完全发挥多线程的能力。不过各个语言各有特色和侧重点，也不必强求，爱她就要包容她 =_=。

最近在重学操作系统和 Linux 内核方面的知识，对程序的认知有了很大提升，感觉非常有必要总结一下，敬请期待。

关于本文有什么问题可以在下面留言交流，如果您觉得本文对您有帮助，可以点击下面的 推荐 支持一下我，博客一直在更新，欢迎 关注 。

参考：

深入研究PHP及Zend Engine的线程安全模型

PHP高级编程之多线程

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