關(guān)于PHP協(xié)程與阻塞的思考

FullStackDeveloper 發(fā)布于2019-06-28 13:22 / 3222人閱讀

摘要：線程擁有自己獨立的棧和共享的堆，共享堆，不共享棧，線程亦由操作系統(tǒng)調(diào)度標準線程是的。以及鳥哥翻譯的這篇詳細文檔我就以他實現(xiàn)的協(xié)程多任務(wù)調(diào)度為基礎(chǔ)做一下例子說明并說一下關(guān)于我在阻塞方面所做的一些思考。

進程、線程、協(xié)程

關(guān)于進程、線程、協(xié)程，有非常詳細和豐富的博客或者學(xué)習(xí)資源，我不在此做贅述，我大致在此介紹一下這幾個東西。

進程擁有自己獨立的堆和棧，既不共享堆，亦不共享棧，進程由操作系統(tǒng)調(diào)度。

線程擁有自己獨立的棧和共享的堆，共享堆，不共享棧，線程亦由操作系統(tǒng)調(diào)度(標準線程是的)。

協(xié)程和線程一樣共享堆，不共享棧，協(xié)程由程序員在協(xié)程的代碼里顯示調(diào)度。

PHP中的協(xié)程實現(xiàn)基礎(chǔ) yield

yield的根本實現(xiàn)是生成器類，而迭代器類是迭代器接口的實現(xiàn)：

Generator?implements?Iterator?{
    public?mixed?current?(?void?) // 返回當前產(chǎn)生的值
    public?mixed?key?(?void?) // 返回當前產(chǎn)生的鍵
    public?void?next?(?void?) // 生成器繼續(xù)執(zhí)行
    public?void?rewind?(?void?) // 重置迭代器，如果迭代已經(jīng)開始了，這里會拋出一個異常。
                                             // renwind的執(zhí)行將會導(dǎo)致第一個yield被執(zhí)行, 并且忽略了他的返回值.
    public?mixed?send?(?mixed?$value?) // 向生成器中傳入一個值，并且當做?yield?表達式的結(jié)果，然后繼續(xù)執(zhí)行生成器。如果當這個方法被調(diào)用時，生成器   
                                            // 不在?yield?表達式，那么在傳入值之前，它會先運行到第一個?yield?表達式。
    public?void?throw?(?Exception?$exception?) // 向生成器中拋入一個異常
    public?bool?valid?(?void?) // 檢查迭代器是否被關(guān)閉
    public?void?__wakeup?(?void?) // 序列化回調(diào)，拋出一個異常以表示生成器不能被序列化。
}

以上解析可以參考PHP官方文檔。

http://php.net/manual/zh/clas...

以及鳥哥翻譯的這篇詳細文檔：

http://www.laruence.com/2015/...

我就以他實現(xiàn)的協(xié)程多任務(wù)調(diào)度為基礎(chǔ)做一下例子說明并說一下關(guān)于我在阻塞方面所做的一些思考。

自定義簡單定時執(zhí)行任務(wù)示例：

(此例子必須依賴于以上鳥哥實現(xiàn)的協(xié)程調(diào)度代碼)


class timer {
    private $start = 0; // 定時開始時間
    private $timer; // 間隔的時間差，單位秒
    private $value = 0; // 產(chǎn)生的結(jié)果值
    private $callback; // 異步回調(diào)
    private $isEnd = false; // 當前定時器任務(wù)是否結(jié)束
    public function __construct($timer,callable $callback)
    {
        $this->start = time();
        $this->timer = $timer;
        $this->callback = $callback;
    }
    public function run() {
        if($this->valid()) {
            $callback = $this->callback;
            $callback($this->value ++,$this);
            $this->start = time();
        }
    }
    /**
     * 定時執(zhí)行檢查
     */
    public function valid() {
        $end = time();
        if($end - $this->start >= $this->timer) {
            return true;
        } else {
            return false;
        }
    }
    public function setEnd($isEnd) {
        $this->isEnd = $isEnd;
    }
    public function getEnd() {
        return $this->isEnd;
    }
}

/**
 * 模擬阻塞的協(xié)程1
 *
 */
function taskObject1() {
    $timer = new timer(1,function($value,timer $timer) {
        if($value >= 5) {
            $timer->setEnd(true);
        }
        echo "
"."A ".$value;
    });
    $tid = (yield getTaskId());
    while (true) {
        if($timer->getEnd() == true) {
            break;
        }
        yield $timer->run();
    }
}
/**
 * 模擬阻塞的協(xié)程2
 *
 */
function taskObject2() {
    $timer = new timer(2,function($value,timer $timer) {
        if($value >= 3) {
            $timer->setEnd(true);
        }
        echo "
"."B ".$value;
    });
    $tid = (yield getTaskId());
    while (true) {
        if($timer->getEnd() == true) {
            break;
        }
        yield $timer->run();
    }
}
$scheduler = new Scheduler;
$scheduler->newTask(taskObject1());
$scheduler->newTask(taskObject2());
$scheduler->run();

以上實現(xiàn)的是：

產(chǎn)生兩個任務(wù)，并行執(zhí)行，并且給每個任務(wù)在執(zhí)行的時候模擬幾秒鐘的阻塞；

讓協(xié)程切換的時候能順利切換，其中的任務(wù)阻塞不相互影響；

思考：

我為什么要做以上這件事情呢？因為我發(fā)現(xiàn)協(xié)程實現(xiàn)雖然很強大也很有意思，能讓多任務(wù)并行，但是我在其中一個任務(wù)里調(diào)用系統(tǒng)函數(shù) sleep() 的時候,阻塞任務(wù)會阻止協(xié)程切換，其實從協(xié)程的實現(xiàn)原理上來說也是這么回事。

那么，我也就想模擬協(xié)程阻塞，但是不產(chǎn)生阻塞看是否可行。PHP本身只提供了生成器為協(xié)程調(diào)用提供了支撐，如果不依賴擴展，沒有提供多線程的程序?qū)崿F(xiàn)方式，沒有java那么強大，可以開子線程進行實現(xiàn)。

我印象中java的子線程是獨立執(zhí)行且不會相互阻塞的，所以我在想，PHP既然可以實現(xiàn)類似于多線程這樣的機制，那么能不能實現(xiàn)調(diào)用過程中非阻塞呢？

經(jīng)過這樣一個實現(xiàn)和思考，一開始是陷入了一個誤區(qū)的，是由于PHP原生函數(shù) sleep() 阻塞造成的思維誤區(qū)，那就是認為要想真正實現(xiàn)非阻塞或者說實現(xiàn)異步的話，是必須依賴于語言底層的。

后來，我想明白了一個道理，既然某個方法或者函數(shù)在執(zhí)行過程中，會產(chǎn)生阻塞，那么把當前這個方法換成自定義的，做成非阻塞（相對于整個協(xié)程調(diào)度來說）不就行了嗎？比如上面的定時執(zhí)行我自己實現(xiàn)了一個。

而另一方面，協(xié)程調(diào)度本身的目的也是為了把任務(wù)執(zhí)行過程切成盡量小片，從而快速切換執(zhí)行，達到并行的目的。從這方面來看，協(xié)程應(yīng)該也算是一種程序設(shè)計思想。

以下是一個程序切成盡量小片執(zhí)行的例子：

// 一個簡單的例子

這個例子是把原本用 range 生成一個很大的整型數(shù)組的方式切換為分片執(zhí)行，也就是說在遍歷的時候再去取到指定的值，從代碼上來看，內(nèi)存消耗相對于之前來說就非常小了。

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