Baidu 엔지니어가 PHP 기능의 구현 원칙 및 성능 분석에 대해 이야기합니다. (2)_php 기술

수업방식
클래스 메소드의 실행 원리는 사용자 함수와 동일하며 opcode로 변환되어 순차적으로 호출됩니다. 클래스 구현은 클래스와 관련된 일부 기본 정보를 저장하는 zend_class_entry 데이터 구조를 사용하여 zend에 의해 구현됩니다. 이 항목은 PHP가 컴파일될 때 처리됩니다.
zend_function의 공통점에는 현재 메서드에 해당하는 클래스의 zend_class_entry를 가리키는 범위라는 멤버가 있습니다. PHP의 객체지향 구현에 대해서는 여기서 더 자세히 소개하지 않겠습니다. 앞으로는 PHP의 객체지향 구현 원리를 자세히 설명하는 특별한 글을 쓸 예정입니다. 함수에 관한 한, 메서드의 구현 원리는 함수의 구현 원리와 완전히 동일하며, 이론적으로 성능도 유사합니다. 자세한 성능 비교는 나중에 하겠습니다.

성능 비교
함수 이름 길이가 성능에 미치는 영향

》》테스트 방법 이름 길이가 1, 2, 4, 8, 16인 함수를 비교하고, 초당 실행할 수 있는 횟수를 테스트 및 비교하고, 함수 이름 길이가 성능에 미치는 영향을 확인합니다

》》테스트 결과는 아래와 같습니다

》》결과 분석
그림에서 볼 수 있듯이 함수 이름의 길이는 여전히 성능에 일정한 영향을 미칩니다. 길이가 1인 함수와 길이가 16인 빈 함수 호출의 성능 차이는 1배입니다. 위에서 언급한 것처럼 함수가 호출되면 zend는 먼저 해시 테이블인 전역 function_table에 있는 함수 이름을 통해 관련 정보를 쿼리합니다. 필연적으로 이름이 길수록 쿼리에 더 많은 시간이 소요됩니다. 따라서 실제로 프로그램을 작성할 때 여러 번 호출되는 함수의 이름은 너무 길지 않는 것이 좋습니다.

함수 이름의 길이가 성능에 일정한 영향을 미치긴 하지만 구체적으로 얼마나 큽니까? 이 문제는 실제 상황에 따라 고려해야 할 부분입니다. 기능 자체가 비교적 복잡한 경우에는 전체 성능에 큰 영향을 미치지 않습니다. 한 가지 제안은 여러 번 호출되고 상대적으로 간단한 기능을 갖는 함수에 간결하고 간결한 이름을 지정하는 것입니다.
기능 수가 성능에 미치는 영향

》》시험방법
다음 세 가지 환경에서 함수 호출 테스트를 수행하고 결과를 분석하십시오. 1. 프로그램에는 1개의 함수만 포함되어 있습니다. 2. 프로그램에는 100개의 함수가 포함되어 있습니다. 3. 프로그램에는 1000개의 함수가 포함되어 있습니다. 이 세 가지 경우에 초당 호출할 수 있는 함수 수를 테스트해 보세요

》》테스트 결과는 아래와 같습니다

》》결과 분석
테스트 결과에서 이 세 가지 경우의 성능이 거의 동일하다는 것을 알 수 있으며, 기능 수가 증가하면 성능 저하가 최소화되어 무시할 수 있습니다. 구현 원리 분석에서 여러 구현 간의 유일한 차이점은 기능 획득 부분입니다. 앞에서 언급했듯이 모든 함수는 해시 테이블에 배치되어 있으며, 숫자가 달라도 검색 효율성은 여전히 ​​O(1)에 가까워야 하므로 성능 차이는 크지 않습니다.
다양한 유형의 함수 호출 비용
》》시험방법
사용자 함수, 클래스 메서드, 정적 메서드, 내장 함수 중 하나를 선택합니다. 함수 자체는 아무것도 하지 않고 직접 반환합니다. 주로 빈 함수 호출의 소비를 테스트합니다. 테스트 결과는 초당 실행 횟수입니다. 테스트 중 다른 효과를 제거하기 위해 모든 함수 이름의 길이는 동일합니다
》》테스트 결과는 아래와 같습니다

》》결과 분석
테스트 결과에서 볼 수 있듯이 사용자가 직접 작성한 PHP 함수의 경우 유형에 관계없이 효율성이 거의 동일하며 모두 약 280w/s입니다. 예상했던 대로 에어컨의 경우에도 내장 기능의 효율이 훨씬 높아져 기존보다 3배 높은 780w/s에 이른다. 내장 함수 호출의 오버헤드는 여전히 사용자 함수의 오버헤드보다 훨씬 낮다는 것을 알 수 있습니다. 앞선 원리 분석을 통해 사용자 함수 호출 시 심볼 테이블을 초기화하고 매개변수를 받는 등의 작업에 가장 큰 공백이 있음을 알 수 있다.

내장함수와 사용자함수 성능비교

》》시험방법
내장 함수와 사용자 함수의 성능을 비교하기 위해 여기서는 일반적으로 사용되는 여러 함수를 선택한 후 PHP를 사용하여 동일한 함수를 구현하는 함수의 성능 비교를 수행합니다. 테스트 중에 비교를 위해 문자열, 수학, 배열 각각에서 일반적인 것을 선택했습니다. 이러한 함수는 문자열 가로채기(substr), 10진수에서 이진수로 변환(decbin), 최소값(min) 및 반환 키입니다. 배열(array_keys).
》》테스트 결과는 아래와 같습니다

》》결과분석
테스트 결과를 보면 예상했던 대로 내장 기능의 전반적인 성능이 일반 사용자 기능 에 비해 훨씬 높다는 것을 알 수 있습니다. 특히 문자열 연산과 관련된 함수의 경우 그 차이는 1차수에 이릅니다. 따라서 함수 사용의 한 가지 원칙은 특정 함수에 해당하는 내장 함수가 있으면 PHP 함수를 직접 작성하는 대신 이를 사용해 보는 것입니다. 많은 수의 문자열 작업이 포함된 일부 기능의 경우 성능을 향상시키기 위해 확장 사용을 고려할 수 있습니다. 예를 들어 일반적인 서식 있는 텍스트 필터링 등이 있습니다.
C 함수 성능 비교

》》시험방법
비교를 위해 문자열 연산과 산술 연산을 위해 각각 3개의 함수를 선택했고, 확장 기능을 사용하여 PHP를 구현했습니다. 세 가지 기능은 간단한 일회성 산술 연산, 문자열 비교 및 ​​다중 산술 연산입니다. 자체 두 가지 유형의 기능 외에도 기능 에어컨 오버헤드를 제거한 후 성능을 테스트합니다. 한편으로는 두 기능(C 및 PHP 내장) 간의 성능 차이를 비교합니다. 한편, 공조 기능의 소비 테스트 포인트도 확인합니다: 100,000회 동작을 수행하는 데 소요되는 시간
》》테스트 결과는 아래와 같습니다

》》결과 분석
내장 함수와 C 함수의 오버헤드 차이는 PHP 함수 에어컨의 영향을 제거한 후 작습니다. 함수가 점점 더 복잡해짐에 따라 두 당사자의 성능은 동일하게 접근합니다. 이는 앞선 함수 구현 분석을 통해 쉽게 확인할 수 있다. 결국 내장 함수는 C로 구현된다. 함수가 복잡할수록 C와 PHP 사이의 성능 격차는 줄어듭니다. C와 비교하면 PHP 함수 호출의 오버헤드는 훨씬 높으며 간단한 함수의 성능은 여전히 ​​일정한 영향을 미칩니다. 따라서 PHP의 함수는 너무 깊게 중첩되거나 캡슐화되어서는 안 됩니다.
의사 함수와 그 성능

PHP에는 표준 함수 사용법인 함수가 있지만 기본 구현은 실제 함수 호출과 완전히 다릅니다. 이러한 함수는 위에서 언급한 세 가지 함수 중 어느 것에도 속하지 않으며, 그 본질은 별도의 opcode입니다. 여기서는 의사 함수 또는 명령 함수라고 합니다.

위에서 언급했듯이 의사 함수는 표준 함수와 동일하게 사용되며 동일한 특성을 갖는 것처럼 보입니다. 그러나 최종적으로 실행되면 zend에 의해 호출을 위한 해당 명령어(opcode)에 반영되므로 구현은 if, for 및 산술 연산과 같은 연산에 더 가깝습니다.
》》PHP의 의사 함수
세트
비어있습니다
설정되지 않음
평가
위의 소개에서 알 수 있듯이 의사 함수는 실행 명령으로 직접 변환되므로 일반 함수에 비해 함수 호출로 인한 오버헤드가 하나 적으므로 성능이 더 좋습니다. 다음 테스트를 통해 비교해보겠습니다. Array_key_exists와 isset은 모두 배열에 키가 존재하는지 확인할 수 있습니다. 이제 성능을 살펴보겠습니다

그림에서 알 수 있듯이, isset 성능은 array_key_exists와 비교했을 때 기본적으로 전자의 약 4배로 훨씬 높으며, 빈 함수 호출과 비교해도 약 1배 정도 성능이 높습니다. 이는 또한 PHP 함수 호출의 오버헤드가 여전히 상대적으로 크다는 것을 증명합니다.