Préface
Je crois que tout le monde a entendu parler du concept de "coroutine".
Mais certains étudiants ne comprennent pas ce concept, et ne savent pas comment le mettre en œuvre, comment l'utiliser et où l'utiliser. Certaines personnes pensent même que le rendement est une coroutine !
Je crois toujours que si vous ne pouvez pas exprimer avec précision un point de connaissance, je peux penser que vous ne comprenez tout simplement pas.
Si vous avez déjà appris à utiliser PHP pour implémenter des coroutines, vous devez avoir lu l'article de frère Niao : Utiliser des coroutines pour implémenter la planification multi-tâches en PHP | Le coin de Fengxue
Cet article de frère Niao vient de l'étranger Traduit par le auteur, la traduction est concise et claire, et des exemples spécifiques sont également donnés.
Le but de la rédaction de cet article est de faire un complément plus complet à l'article de frère Niao. Après tout, les bases de certains étudiants ne sont pas assez bonnes et ils sont confus.
Qu'est-ce qu'une coroutine ?
Tout d'abord, voyons ce qu'est une coroutine.
Vous avez peut-être entendu parler des concepts de « processus » et de « fil ».
Un processus est une instance en cours d'exécution d'un fichier exécutable binaire dans la mémoire de l'ordinateur, tout comme votre fichier .exe est une classe et le processus est la nouvelle instance.
Les processus sont les unités de base pour l'allocation des ressources et la planification dans les systèmes informatiques (ne vous inquiétez pas des processus thread en tant qu'unité de planification. Chaque processeur ne peut traiter qu'un seul processus à la fois).
La soi-disant concurrence semble simplement que le processeur peut gérer plusieurs choses en même temps. Pour un processeur monocœur, il bascule en fait très rapidement entre différents processus.
La commutation de processus nécessite des appels système. Le CPU doit enregistrer diverses informations sur le processus en cours, et CPUCache sera également détruit.
Donc, si vous ne pouvez pas changer de processus, ne le faites pas sauf si vous y êtes obligé.
Alors, comment parvenir à « Ne changez de processus que si vous y êtes obligé » ?
Tout d'abord, les conditions pour qu'un processus soit commuté sont : l'exécution du processus est terminée, la tranche de temps CPU allouée au processus se termine, une interruption se produit dans le système qui doit être traité ou le processus est en attente. ressources nécessaires (blocage des processus), etc. Si vous y réfléchissez, il n'y a rien à dire dans les situations précédentes, mais si vous bloquez et attendez, est-ce du gaspillage ?
En fait, s'il est bloqué, il y a d'autres endroits exécutables pour que notre programme s'exécute, donc nous n'avons pas à attendre bêtement !
Il y a donc des discussions.
Une simple compréhension d'un thread est un "micro-processus" qui exécute spécifiquement une fonction (flux logique).
Nous pouvons donc utiliser des threads pour représenter des fonctions qui peuvent s'exécuter simultanément pendant le processus d'écriture de programmes.
Il existe deux types de threads, l'un est géré et planifié par le noyau.
On dit que tant que le noyau est impliqué dans la gestion et la planification, le coût est très élevé. Ce type de thread résout en fait le problème selon lequel lorsqu'un thread en cours d'exécution dans un processus rencontre un blocage, nous pouvons planifier l'exécution d'un autre thread exécutable, mais il est toujours dans le même processus, il n'y a donc pas de changement de processus.
Il existe un autre type de thread dont la planification est gérée par les programmeurs qui écrivent eux-mêmes les programmes et est invisible pour le noyau. Ce type de thread est appelé « thread d’espace utilisateur ».
Coroutine peut être comprise comme une sorte de fil de discussion dans l'espace utilisateur.
Les coroutines ont plusieurs caractéristiques :
- Collaboration, car il s'agit d'une stratégie de planification écrite par le programmeur lui-même, elle passe par collaboration au lieu de préemption
- La création, la commutation et la destruction s'effectuent en mode utilisateur
- ⚠️ À partir d'un Du point de vue de la programmation, l'idée de la coroutine est essentiellement le mécanisme de rendement actif et de reprise du flux de contrôle
- le générateur est souvent utilisé pour implémenter les coroutines
Cela dit, vous devez comprendre Comprenez-vous le concept de base des coroutines ?
PHP implémente les coroutines
Étape par étape, en commençant par expliquer les concepts !
Objets itérables
PHP5 fournit un moyen de définir des objets afin qu'ils puissent être parcourus à travers une liste de cellules, par exemple en utilisant l'instruction foreach. foreach语句。
你如果要实现一个可迭代对象，你就要实现Iterator接口：
<?php
class MyIterator implements Iterator
{
private $var = array();
public function __construct($array)
{
if (is_array($array)) {
$this->var = $array;
}
}
public function rewind() {
echo "rewinding\n";
reset($this->var);
}
public function current() {
$var = current($this->var);
echo "current: $var\n";
return $var;
}
public function key() {
$var = key($this->var);
echo "key: $var\n";
return $var;
}
public function next() {
$var = next($this->var);
echo "next: $var\n";
return $var;
}
public function valid() {
$var = $this->current() !== false;
echo "valid: {$var}\n";
return $var;
}
}
$values = array(1,2,3);
$it = new MyIterator($values);
foreach ($it as $a => $b) {
print "$a: $b\n";
}
生成器
可以说之前为了拥有一个能够被foreach遍历的对象，你不得不去实现一堆的方法，yield关键字就是为了简化这个过程。
生成器提供了一种更容易的方法来实现简单的对象迭代，相比较定义类实现Iterator接口的方式，性能开销和复杂性大大降低。
<?php
function xrange($start, $end, $step = 1) {
for ($i = $start; $i <= $end; $i += $step) {
yield $i;
}
}
foreach (xrange(1, 1000000) as $num) {
echo $num, "\n";
}记住，一个函数中如果用了yield，他就是一个生成器，直接调用他是没有用的，不能等同于一个函数那样去执行！
所以，yield就是yield，下次谁再说yield
Iterator : /**
* Task任务类
*/
class Task
{
protected $taskId;
protected $coroutine;
protected $beforeFirstYield = true;
protected $sendValue;
/**
* Task constructor.
* @param $taskId
* @param Generator $coroutine
*/
public function __construct($taskId, Generator $coroutine)
{
$this->taskId = $taskId;
$this->coroutine = $coroutine;
}
/**
* 获取当前的Task的ID
*
* @return mixed
*/
public function getTaskId()
{
return $this->taskId;
}
/**
* 判断Task执行完毕了没有
*
* @return bool
*/
public function isFinished()
{
return !$this->coroutine->valid();
}
/**
* 设置下次要传给协程的值，比如 $id = (yield $xxxx)，这个值就给了$id了
*
* @param $value
*/
public function setSendValue($value)
{
$this->sendValue = $value;
}
/**
* 运行任务
*
* @return mixed
*/
public function run()
{
// 这里要注意，生成器的开始会reset，所以第一个值要用current获取
if ($this->beforeFirstYield) {
$this->beforeFirstYield = false;
return $this->coroutine->current();
} else {
// 我们说过了，用send去调用一个生成器
$retval = $this->coroutine->send($this->sendValue);
$this->sendValue = null;
return $retval;
}
}
}Generator
On peut dire que pour avoir un objet itérable qui peut être parcouru par foreach Object, vous devez implémenter un tas de méthodes. Le mot-clé yield sert à simplifier ce processus. 🎜🎜Les générateurs offrent un moyen plus simple d'implémenter une itération d'objet simple. Par rapport à la définition d'une classe pour implémenter l'interface Iterator, la surcharge de performances et la complexité sont considérablement réduites. 🎜/**
* Class Scheduler
*/
Class Scheduler
{
/**
* @var SplQueue
*/
protected $taskQueue;
/**
* @var int
*/
protected $tid = 0;
/**
* Scheduler constructor.
*/
public function __construct()
{
/* 原理就是维护了一个队列，
* 前面说过，从编程角度上看，协程的思想本质上就是控制流的主动让出（yield）和恢复（resume）机制
* */
$this->taskQueue = new SplQueue();
}
/**
* 增加一个任务
*
* @param Generator $task
* @return int
*/
public function addTask(Generator $task)
{
$tid = $this->tid;
$task = new Task($tid, $task);
$this->taskQueue->enqueue($task);
$this->tid++;
return $tid;
}
/**
* 把任务进入队列
*
* @param Task $task
*/
public function schedule(Task $task)
{
$this->taskQueue->enqueue($task);
}
/**
* 运行调度器
*/
public function run()
{
while (!$this->taskQueue->isEmpty()) {
// 任务出队
$task = $this->taskQueue->dequeue();
$res = $task->run(); // 运行任务直到 yield
if (!$task->isFinished()) {
$this->schedule($task); // 任务如果还没完全执行完毕，入队等下次执行
}
}
}
}🎜🎜Rappelez-vous, si yield est utilisé dans une fonction, c'est un générateur Il est inutile de l'appeler directement. Il ne peut pas être exécuté comme une fonction ! 🎜🎜🎜Donc, yield est yield. La prochaine fois, celui qui dit que yield est une coroutine, je vous traiterai certainement xxxx. 🎜🎜Coroutine PHP🎜🎜Comme mentionné précédemment lors de l'introduction des coroutines, les coroutines nécessitent que les programmeurs écrivent eux-mêmes le mécanisme de planification. Voyons comment écrire ce mécanisme. 🎜0）生成器正确使用
既然生成器不能像函数一样直接调用，那么怎么才能调用呢？
方法如下：
- foreach他
- send($value)
- current / next...
1）Task实现
Task就是一个任务的抽象，刚刚我们说了协程就是用户空间线程，线程可以理解就是跑一个函数。
所以Task的构造函数中就是接收一个闭包函数，我们命名为coroutine。
/**
* Task任务类
*/
class Task
{
protected $taskId;
protected $coroutine;
protected $beforeFirstYield = true;
protected $sendValue;
/**
* Task constructor.
* @param $taskId
* @param Generator $coroutine
*/
public function __construct($taskId, Generator $coroutine)
{
$this->taskId = $taskId;
$this->coroutine = $coroutine;
}
/**
* 获取当前的Task的ID
*
* @return mixed
*/
public function getTaskId()
{
return $this->taskId;
}
/**
* 判断Task执行完毕了没有
*
* @return bool
*/
public function isFinished()
{
return !$this->coroutine->valid();
}
/**
* 设置下次要传给协程的值，比如 $id = (yield $xxxx)，这个值就给了$id了
*
* @param $value
*/
public function setSendValue($value)
{
$this->sendValue = $value;
}
/**
* 运行任务
*
* @return mixed
*/
public function run()
{
// 这里要注意，生成器的开始会reset，所以第一个值要用current获取
if ($this->beforeFirstYield) {
$this->beforeFirstYield = false;
return $this->coroutine->current();
} else {
// 我们说过了，用send去调用一个生成器
$retval = $this->coroutine->send($this->sendValue);
$this->sendValue = null;
return $retval;
}
}
}
2）Scheduler实现
接下来就是Scheduler这个重点核心部分，他扮演着调度员的角色。
/**
* Class Scheduler
*/
Class Scheduler
{
/**
* @var SplQueue
*/
protected $taskQueue;
/**
* @var int
*/
protected $tid = 0;
/**
* Scheduler constructor.
*/
public function __construct()
{
/* 原理就是维护了一个队列，
* 前面说过，从编程角度上看，协程的思想本质上就是控制流的主动让出（yield）和恢复（resume）机制
* */
$this->taskQueue = new SplQueue();
}
/**
* 增加一个任务
*
* @param Generator $task
* @return int
*/
public function addTask(Generator $task)
{
$tid = $this->tid;
$task = new Task($tid, $task);
$this->taskQueue->enqueue($task);
$this->tid++;
return $tid;
}
/**
* 把任务进入队列
*
* @param Task $task
*/
public function schedule(Task $task)
{
$this->taskQueue->enqueue($task);
}
/**
* 运行调度器
*/
public function run()
{
while (!$this->taskQueue->isEmpty()) {
// 任务出队
$task = $this->taskQueue->dequeue();
$res = $task->run(); // 运行任务直到 yield
if (!$task->isFinished()) {
$this->schedule($task); // 任务如果还没完全执行完毕，入队等下次执行
}
}
}
}
这样我们基本就实现了一个协程调度器。
你可以使用下面的代码来测试：
<?php
function task1() {
for ($i = 1; $i <= 10; ++$i) {
echo "This is task 1 iteration $i.\n";
yield; // 主动让出CPU的执行权
}
}
function task2() {
for ($i = 1; $i <= 5; ++$i) {
echo "This is task 2 iteration $i.\n";
yield; // 主动让出CPU的执行权
}
}
$scheduler = new Scheduler; // 实例化一个调度器
$scheduler->addTask(task1()); // 添加不同的闭包函数作为任务
$scheduler->addTask(task2());
$scheduler->run();
关键说下在哪里能用得到PHP协程。
function task1() {
/* 这里有一个远程任务，需要耗时10s，可能是一个远程机器抓取分析远程网址的任务，我们只要提交最后去远程机器拿结果就行了 */
remote_task_commit();
// 这时候请求发出后，我们不要在这里等，主动让出CPU的执行权给task2运行，他不依赖这个结果
yield;
yield (remote_task_receive());
...
}
function task2() {
for ($i = 1; $i <= 5; ++$i) {
echo "This is task 2 iteration $i.\n";
yield; // 主动让出CPU的执行权
}
}这样就提高了程序的执行效率。
关于『系统调用』的实现，鸟哥已经讲得很明白，我这里不再说明。
3）协程堆栈
鸟哥文中还有一个协程堆栈的例子。
我们上面说过了，如果在函数中使用了yield，就不能当做函数使用。
所以你在一个协程函数中嵌套另外一个协程函数：
<?php
function echoTimes($msg, $max) {
for ($i = 1; $i <= $max; ++$i) {
echo "$msg iteration $i\n";
yield;
}
}
function task() {
echoTimes('foo', 10); // print foo ten times
echo "---\n";
echoTimes('bar', 5); // print bar five times
yield; // force it to be a coroutine
}
$scheduler = new Scheduler;
$scheduler->addTask(task());
$scheduler->run();
这里的echoTimes是执行不了的！所以就需要协程堆栈。
不过没关系，我们改一改我们刚刚的代码。
把Task中的初始化方法改下，因为我们在运行一个Task的时候，我们要分析出他包含了哪些子协程，然后将子协程用一个堆栈保存。（C语言学的好的同学自然能理解这里，不理解的同学我建议去了解下进程的内存模型是怎么处理函数调用）
/**
* Task constructor.
* @param $taskId
* @param Generator $coroutine
*/
public function __construct($taskId, Generator $coroutine)
{
$this->taskId = $taskId;
// $this->coroutine = $coroutine;
// 换成这个，实际Task->run的就是stackedCoroutine这个函数，不是$coroutine保存的闭包函数了
$this->coroutine = stackedCoroutine($coroutine);
}
当Task->run()的时候，一个循环来分析：
/**
* @param Generator $gen
*/
function stackedCoroutine(Generator $gen)
{
$stack = new SplStack;
// 不断遍历这个传进来的生成器
for (; ;) {
// $gen可以理解为指向当前运行的协程闭包函数（生成器）
$value = $gen->current(); // 获取中断点，也就是yield出来的值
if ($value instanceof Generator) {
// 如果是也是一个生成器，这就是子协程了，把当前运行的协程入栈保存
$stack->push($gen);
$gen = $value; // 把子协程函数给gen，继续执行，注意接下来就是执行子协程的流程了
continue;
}
// 我们对子协程返回的结果做了封装，下面讲
$isReturnValue = $value instanceof CoroutineReturnValue; // 子协程返回`$value`需要主协程帮忙处理
if (!$gen->valid() || $isReturnValue) {
if ($stack->isEmpty()) {
return;
}
// 如果是gen已经执行完毕，或者遇到子协程需要返回值给主协程去处理
$gen = $stack->pop(); //出栈，得到之前入栈保存的主协程
$gen->send($isReturnValue ? $value->getValue() : NULL); // 调用主协程处理子协程的输出值
continue;
}
$gen->send(yield $gen->key() => $value); // 继续执行子协程
}
}
然后我们增加echoTime的结束标示：
class CoroutineReturnValue {
protected $value;
public function __construct($value) {
$this->value = $value;
}
// 获取能把子协程的输出值给主协程，作为主协程的send参数
public function getValue() {
return $this->value;
}
}
function retval($value) {
return new CoroutineReturnValue($value);
}
然后修改echoTimes：
function echoTimes($msg, $max) {
for ($i = 1; $i <= $max; ++$i) {
echo "$msg iteration $i\n";
yield;
}
yield retval(""); // 增加这个作为结束标示
}Task变为：
function task1()
{
yield echoTimes('bar', 5);
}这样就实现了一个协程堆栈，现在你可以举一反三了。
4）PHP7中yield from关键字
PHP7中增加了yield from，所以我们不需要自己实现携程堆栈，真是太好了。
把Task的构造函数改回去：
public function __construct($taskId, Generator $coroutine)
{
$this->taskId = $taskId;
$this->coroutine = $coroutine;
// $this->coroutine = stackedCoroutine($coroutine); //不需要自己实现了，改回之前的
}
echoTimes函数：
function echoTimes($msg, $max) {
for ($i = 1; $i <= $max; ++$i) {
echo "$msg iteration $i\n";
yield;
}
}
task1生成器：
function task1()
{
yield from echoTimes('bar', 5);
}
这样，轻松调用子协程。
总结
这下应该明白怎么实现PHP协程了吧？
建议不要使用PHP的Yield来实现协程，推荐使用swoole，2.0已经支持了协程，并附带了部分案例。
End...