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2020
05-16

Swoole—csp编程模型

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协程

不需要操作系统参与，创建销毁和切换的成本非常低，遇到io会自动让出cpu执行权，交给其它协程去执行。


Swoole协程

非协程代码 

<?php $start = time(); for ($i = 0; $i < 500; $i++) {
    file_get_contents('http://www.easyswoole.com/');
    echo '任务' . $i . '完成' . PHP_EOL;
} echo '非协程总耗时' . (time() - $start) . 's' . PHP_EOL;

执行结果： 

任务495完成
任务496完成
任务497完成
任务498完成
任务499完成
非协程总耗时13s

协程代码 

<?php $start = time(); for ($i = 0; $i < 500; $i++) {
    Swoole\Coroutine::create(function () use ($i, $start) {
        $client = new Swoole\Coroutine\Http\Client('www.easyswoole.com', 80);
        $client->get('/');
        echo '任务' . $i . '完成' . '耗时' . (time() - $start) . 's' . PHP_EOL;
    });
}

执行结果： 

任务389完成耗时1s
任务395完成耗时1s
任务434完成耗时1s
任务477完成耗时1s
任务469完成耗时1s
任务385完成耗时1s
任务498完成耗时1s

可以发现速度相当快，但任务的id，不是顺序执行的，这就是遇到了io，swoole底层自动切换让出cpu执行权。

Channle

用于协程间通讯，支持多生产者协程和多消费者协程。底层自动实现了协程的切换和调度。

执行下面代码： 

$start = time(); function task1() {
    Swoole\Coroutine::sleep(3); // 模拟io阻塞     echo "发短信\n";
} function task2() {
    Swoole\Coroutine::sleep(3); // 模拟io阻塞     echo "发邮件\n";
}

Swoole\Coroutine::create('task1');
Swoole\Coroutine::create('task2'); echo '总耗时' . (time() - $start) . 's' . PHP_EOL;

执行结果： 

总耗时0s
发短信
发邮件

却发现以上代码，先执行的echo '总耗时' . (time() - $start) . 's' . PHP_EOL;。

要等待task1及task2执行成功后输出，该怎么半呢，这就利用了channel,来实现csp并发编程。

代码： 

<?php Swoole\Coroutine::create(function (){
    $start = time();
    $channel = new Swoole\Coroutine\Channel();
    function task1($channel)     {
        /** @var Swoole\Coroutine\Channel $channel */         Swoole\Coroutine::sleep(3); // 模拟io阻塞         $channel->push("发短信\n");
    }

    function task2($channel)     {
        /** @var Swoole\Coroutine\Channel $channel */         Swoole\Coroutine::sleep(3); // 模拟io阻塞         $channel->push("发邮件\n");
    }

    Swoole\Coroutine::create('task1', $channel);
    Swoole\Coroutine::create('task2', $channel);

    for ($i = 0; $i < 2; $i++) {
        echo $channel->pop();
    }

    echo '总耗时' . (time() - $start) . 's' . PHP_EOL;
});

执行结果： 

发短信
发邮件
总耗时3s

可以看到耗时3s，但我们在增加一个任务，for里面的$i就要修改，使得我们的代码非常繁琐，所以就有了WaitGroup。

像channel可以实现协程通信，依赖管理，协程同步。

实现连接池功能可以看我之前的文章，传送门

WaitGroup

基于Channel实现的Golang的sync.WaitGrup功能。

方法：

  • add 方法增加计数
  • done 表示任务已完成
  • wait 等待所有任务完成恢复当前协程的执行
  • WaitGroup 对象可以复用，add、done、wait 之后可以再次使用

代码： 

<?php Swoole\Coroutine::create(function () {

    $start = time();
    $waitGroup = new Swoole\Coroutine\WaitGroup();
    function task1($waitGroup)     {
        /** @var WaitGroup $waitGroup */         Swoole\Coroutine::sleep(3); // 模拟io阻塞         echo "发短信\n";
        $waitGroup->done();;
    }

    function task2($waitGroup)     {
        /** @var WaitGroup $waitGroup */         Swoole\Coroutine::sleep(3); // 模拟io阻塞         echo "发邮件\n";
        $waitGroup->done();

    }

    $waitGroup->add();
    Swoole\Coroutine::create('task1', $waitGroup);

    $waitGroup->add();
    Swoole\Coroutine::create('task2', $waitGroup);

    $waitGroup->wait();

    echo '总耗时' . (time() - $start) . 's' . PHP_EOL;
});

执行结果跟之前一样，也是好时3s，但是不是更简单了呢。

Context

协程原有的异步逻辑同步化，但是在协程切换是隐式发生的，所有协程切换的前后不能保证全局遍历及static变量的一致性。

用context用协程id做隔离，来保存上下文内容。

代码复现： 

<?php class Email {
    static $email = null;
}

Swoole\Coroutine::create(function () {

    function task1($email)     {
        Email::$email = $email;
        Swoole\Coroutine::sleep(3); // 模拟io阻塞         echo "发邮件：" . Email::$email . PHP_EOL;
    }

    function task2($email)     {
        Email::$email = $email;
        echo "发邮件：" . Email::$email . PHP_EOL;

    }

    Swoole\Coroutine::create('task1', '975975398@gmail.com');

    Swoole\Coroutine::create('task2', 'gaobinzhan@gmail.com');

});

从感觉啥觉得会输出两个邮箱地址，但其实： 

发邮件：gaobinzhan@gmail.com
发邮件：gaobinzhan@gmail.com

这就是变量生命周期，需要注意，我们可以封装一个类来保存上下文。 

<?php class Context {
    /**
     * [
     *    'cid' => [  // 就是协程的id
     *        'key' => 'value' // 保存的全局变量的信息
     *    ]
     * ]
     * @var [type]
     */     public static $pool = [];

    static function get($key)     {
        $cid = Swoole\Coroutine::getuid();// 获取当前运行的协程id         if ($cid < 0) {
            return null;
        }
        if (isset(self::$pool[$cid][$key])) {
            return self::$pool[$cid][$key];
        }
        return null;
    }

    static function put($key, $item)     {
        $cid = Swoole\Coroutine::getuid();// 获取当前运行的协程id         if ($cid > 0) {
            self::$pool[$cid][$key] = $item;
        }
    }

    static function delete($key = null)     {
        $cid = Swoole\Coroutine::getuid();
        if ($cid > 0) {
            if ($key) {
                unset(self::$pool[$cid][$key]);
            } else {
                unset(self::$pool[$cid]);
            }
        }
        var_dump(self::$pool);
    }
}

运行以下代码： 

<?php Swoole\Coroutine::create(function () {

    function task1($email)     {
        Context::put('email',$email);
        Swoole\Coroutine::sleep(3); // 模拟io阻塞         echo "发邮件：" . Context::get('email') . PHP_EOL;
    }

    function task2($email)     {
        Context::put('email',$email);
        echo "发邮件：" . Context::get('email') . PHP_EOL;
    }

    Swoole\Coroutine::create('task1', '975975398@gmail.com');

    Swoole\Coroutine::create('task2', 'gaobinzhan@gmail.com');

    var_dump(Context::$pool);
});

运行结果： 

发邮件：gaobinzhan@gmail.com
array(2) {
  [2]=>
  array(1) {
    ["email"]=>
    string(19) "975975398@gmail.com"   }
  [3]=>
  array(1) {
    ["email"]=>
    string(20) "gaobinzhan@gmail.com"   }
}
发邮件：975975398@gmail.com

可以看到，两个邮箱都输出成功了，但是我们的变量没有销毁，如何销毁呢，Swoole提供了defer方法，在协程关闭之前会调用defer。 

<?php Swoole\Coroutine::create(function () {

    function task1($email)     {
        Context::put('email',$email);
        Swoole\Coroutine::sleep(3); // 模拟io阻塞         echo "发邮件：" . Context::get('email') . PHP_EOL;
        Swoole\Coroutine::defer(function (){
            Context::delete();
        });
    }

    function task2($email)     {
        Context::put('email',$email);
        echo "发邮件：" . Context::get('email') . PHP_EOL;
        Swoole\Coroutine::defer(function (){
            Context::delete();
        });
    }

    Swoole\Coroutine::create('task1', '975975398@gmail.com');

    Swoole\Coroutine::create('task2', 'gaobinzhan@gmail.com');


});

运行结果： 

发邮件：gaobinzhan@gmail.com
array(1) {
  [2]=>
  array(1) {
    ["email"]=>
    string(19) "975975398@gmail.com"   }
}
发邮件：975975398@gmail.com
array(0) {
}

可以发现到最后为空，已经被清空掉了。

是不是觉得这样写很麻烦，以及不确定在什么时候销毁，然而Swoole提供的Context可以让协程退出后上下文自动清理 (如无其它协程或全局变量引用)。

代码实现： 

<?php Swoole\Coroutine::create(function () {

    function task1($email)     {
        $context = Swoole\Coroutine::getContext();
        $context->email = $email;
        Swoole\Coroutine::sleep(3); // 模拟io阻塞         echo "发邮件：" . $context->email . PHP_EOL;
    }

    function task2($email)     {
        $context = Swoole\Coroutine::getContext();
        $context->email = $email;
        echo "发邮件：" . $context->email . PHP_EOL;
    }

    Swoole\Coroutine::create('task1', '975975398@gmail.com');

    Swoole\Coroutine::create('task2', 'gaobinzhan@gmail.com');
    
});

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