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2019
06-18

PHP性能优化利器：生成器 yield理解

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如果是做Python或者其他语言的小伙伴，对于生成器应该不陌生。生成器是PHP 5.5.0才引入的功能。


优点

直接讲概念估计你听完还是一头雾水，所以我们先来说说优点，也许能勾起你的兴趣。那么生成器有哪些优点，如下：


生成器会对PHP应用的性能有非常大的影响

PHP代码运行时节省大量的内存

比较适合计算大量的数据


那么，这些神奇的功能究竟是如何做到的？我们先来举个例子。


概念引入

首先，放下生成器概念的包袱，来看一个简单的PHP函数： 


	function createRange($number){
    $data = [];
    for($i=0;$i<$number;$i++){
        $data[] = time();
    }
    return $data;
}


这是一个非常常见的PHP函数，我们在处理一些数组的时候经常会使用。这里的代码也非常简单：

  1. 我们创建一个函数。

  2. 函数内包含一个 for 循环，我们循环的把当前时间放到$data里面

  3. for循环执行完毕，把 $data 返回出去。

下面没完，我们继续。我们再写一个函数，把这个函数的返回值循环打印出来： 


	$result = createRange(10); // 这里调用上面我们创建的函数 foreach($result as $value){
    sleep(1);//这里停顿1秒，我们后续有用     echo $value.'<br />';
}

我们在浏览器里面看一下运行结果：


这里非常完美，没有任何问题。（当然 sleep(1) 效果你们看不出来）

思考一个问题

我们注意到，在调用函数 createRange 的时候给 $number 的传值是10，一个很小的数字。假设，现在传递一个值10000000（1000万）。

那么，在函数 createRange 里面，for循环就需要执行1000万次。且有1000万个值被放到 $data 里面，而$data数组在是被放在内存内。所以，在调用函数时候会占用大量内存。

这里，生成器就可以大显身手了。


创建生成器

我们直接修改代码，你们注意观察： 


	function createRange($number){
    for($i=0;$i<$number;$i++){
        yield time();
    }
}


看下这段和刚刚很像的代码，我们删除了数组 $data ，而且也没有返回任何内容，而是在 time() 之前使用了一个关键字yield。


使用生成器

我们再运行一下第二段代码： 


	$result = createRange(10); // 这里调用上面我们创建的函数 foreach($result as $value){
    sleep(1);
    echo $value.'<br />';
}



我们奇迹般的发现了，输出的值和第一次没有使用生成器的不一样。这里的值（时间戳）中间间隔了1秒。

这里的间隔一秒其实就是 sleep(1) 造成的后果。但是为什么第一次没有间隔？那是因为：


未使用生成器时： createRange 函数内的 for 循环结果被很快放到 $data 中，并且立即返回。所以， foreach 循环的是一个固定的数组。

使用生成器时： createRange 的值不是一次性快速生成，而是依赖于 foreach 循环。 foreach 循环一次， for 执行一次。


到这里，你应该对生成器有点儿头绪。


深入理解生成器

代码剖析

下面我们来对于刚刚的代码进行剖析。 


	function createRange($number){
    for($i=0;$i<$number;$i++){
        yield time();
    }
}

$result = createRange(10); // 这里调用上面我们创建的函数 foreach($result as $value){
    sleep(1);
    echo $value.'<br />';
}


我们来还原一下代码执行过程。

  1. 首先调用 createRange 函数，传入参数10，但是 for 值执行了一次然后停止了，并且告诉 foreach 第一次循环可以用的值。

  2.  foreach 开始对 $result 循环，进来首先 sleep(1) ，然后开始使用 for 给的一个值执行输出。

  3.  foreach 准备第二次循环，开始第二次循环之前，它向 for 循环又请求了一次。

  4.  for 循环于是又执行了一次，将生成的时间戳告诉 foreach .

  5.  foreach 拿到第二个值，并且输出。由于 foreach 中 sleep(1) ，所以， for 循环延迟了1秒生成当前时间

所以，整个代码执行中，始终只有一个记录值参与循环，内存中也只有一条信息。

无论开始传入的 $number 有多大，由于并不会立即生成所有结果集，所以内存始终是一条循环的值。


概念理解

到这里，你应该已经大概理解什么是生成器了。下面我们来说下生成器原理。

首先明确一个概念：生成器yield关键字不是返回值，他的专业术语叫产出值，只是生成一个值

那么代码中 foreach 循环的是什么？其实是PHP在使用生成器的时候，会返回一个 Generator 类的对象。 foreach 可以对该对象进行迭代，每一次迭代，PHP会通过 Generator 实例计算出下一次需要迭代的值。这样 foreach 就知道下一次需要迭代的值了。

而且，在运行中 for 循环执行后，会立即停止。等待 foreach 下次循环时候再次和  for  索要下次的值的时候，循环才会再执行一次，然后立即再次停止。直到不满足条件不执行结束。


实际开发应用

很多PHP开发者不了解生成器，其实主要是不了解应用领域。那么，生成器在实际开发中有哪些应用？

读取超大文件

PHP开发很多时候都要读取大文件，比如csv文件、text文件，或者一些日志文件。这些文件如果很大，比如5个G。这时，直接一次性把所有的内容读取到内存中计算不太现实。

这里生成器就可以派上用场啦。简单看个例子：读取text文件



我们创建一个text文本文档，并在其中输入几行文字，示范读取。 


	<?php header("content-type:text/html;charset=utf-8"); function readTxt() {
    # code...     $handle = fopen("./test.txt", 'rb');

    while (feof($handle)===false) {
        # code...         yield fgets($handle);
    }

    fclose($handle);
} foreach (readTxt() as $key => $value) {
    # code...     echo $value.'<br />';
}



通过上图的输出结果我们可以看出代码完全正常。

但是，背后的代码执行规则却一点儿也不一样。使用生成器读取文件，第一次读取了第一行，第二次读取了第二行，以此类推，每次被加载到内存中的文字只有一行，大大的减小了内存的使用。

这样，即使读取上G的文本也不用担心，完全可以像读取很小文件一样编写代码。


 百万级别的访问量

yield生成器是php5.5之后出现的，yield提供了一种更容易的方法来实现简单的迭代对象，相比较定义类实现 Iterator 接口的方式，性能开销和复杂性大大降低。

yield生成器允许你 在 foreach 代码块中写代码来迭代一组数据而不需要在内存中创建一个数组。

使用示例： 


	/** 
 * 计算平方数列 
 * @param $start 
 * @param $stop 
 * @return Generator 
 */   function squares($start, $stop) {  
    if ($start < $stop) {  
        for ($i = $start; $i <= $stop; $i++) {  
            yield $i => $i * $i;  
        }  
    }  
    else {  
        for ($i = $start; $i >= $stop; $i--) {  
            yield $i => $i * $i; //迭代生成数组： 键=》值           }  
    }  
}   foreach (squares(3, 15) as $n => $square) {  
    echo $n . ‘squared is‘ . $square . ‘<br>‘;  
}  
输出：  
    3 squared is 9  
    4 squared is 16  
    5 squared is 25  
    ...  


示例2 


	/对某一数组进行加权处理  
$numbers = array(‘nike‘ => 200, ‘jordan‘ => 500, ‘adiads‘ => 800);   //通常方法，如果是百万级别的访问量，这种方法会占用极大内存   function rand_weight($numbers)   {  
    $total = 0;  
    foreach ($numbers as $number => $weight) {  
        $total += $weight;  
        $distribution[$number] = $total;  
    }  
    $rand = mt_rand(0, $total-1);  

    foreach ($distribution as $num => $weight) {  
        if ($rand < $weight) return $num;  
    }  
}   //改用yield生成器   function mt_rand_weight($numbers) {  
    $total = 0;  
    foreach ($numbers as $number => $weight) {  
        $total += $weight;  
        yield $number => $total;  
    }  
}   function mt_rand_generator($numbers)   {  
    $total = array_sum($numbers);  
    $rand = mt_rand(0, $total -1);  
    foreach (mt_rand_weight($numbers) as $num => $weight) {  
        if ($rand < $weight) return $num;  
    }  
}  

这个可以被称为PHP自己的协程实现，不过，所有主动让出的逻辑都需要yield关键字。这会给程序员带来极大的概率犯错，导致大家对协程的理解转移到了对Generators语法的原理的理解。如果涉及百万、千万级并发的、你会Swoole，最好还是用Swoole4的协程，curl支持协程化后，基本常用的协程化支持都有了！


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