PHP的多工協程處理的分析
- 不言原創
- 2018-07-17 10:20:131767瀏覽
這篇文章主要介紹了關於PHP的多任務協程處理，有著一定的參考價值，現在分享給大家，有需要的朋友可以參考一下
那麼，開始吧！
這就是本文我們要討論的問題。不過我們會從更簡單更熟悉的範例開始。
一切從陣列開始
我們可以透過簡單的遍歷來使用陣列：
$array = ["foo", "bar", "baz"];
foreach ($array as $key => $value) {
print "item: " . $key . "|" . $value . "\n";
}
for ($i = 0; $i <p>這是我們日常編碼所依賴的基本實作。可以透過遍歷數組來取得每個元素的鍵名和鍵值。 </p><p>當然，如果我們希望能夠知道何時可以使用陣列。 PHP 提供了一個方便的內建函數:</p><pre class="brush:php;toolbar:false">print is_array($array) ? "yes" : "no"; // yes類別數組處理
有時，我們需要對一些資料使用相同的方式進行遍歷處理，但它們並非數組類型。例如對 DOMDocument 類別進行處理：
$document = new DOMDocument();
$document->loadXML("<p></p>");
$elements = $document->getElementsByTagName("p");
print_r($elements); // DOMNodeList Object ( [length] => 1 )這顯然不是一個數組，但它有一個 length 屬性。我們能像遍歷數組一樣，對其進行遍歷麼？我們可以判斷它是否實作了下面這個特殊的介面：
print ($elements instanceof Traversable) ? "yes" : "no"; // yes
這真的太有用了。它不會導致我們在遍歷非可遍歷資料時觸發錯誤。我們僅需在處理前進行檢測即可。
不過，這會引發另一個問題：我們能否讓自訂類別也擁有這個功能呢？答案是肯定的！第一個實作方法類似如下：
class MyTraversable implements Traversable
{
// 在这里编码...
}如果我們執行這個類，我們將看到一個錯誤訊息：
PHP Fatal error: Class MyTraversable must implement interface Traversable as part of either Iterator or IteratorAggregate
Iterator（迭代器）
我們無法直接實作Traversable，但是我們可以嘗試第二種方案：
class MyTraversable implements Iterator
{
// 在这里编码...
}這個介面需要我們實作5 個方法。讓我們完善我們的迭代器：
class MyTraversable implements Iterator
{
protected $data;
protected $index = 0;
public function __construct($data)
{
$this->data = $data;
}
public function current()
{
return $this->data[$this->index];
}
public function next()
{
return $this->data[$this->index++];
}
public function key()
{
return $this->index;
}
public function rewind()
{
$this->index = 0;
}
public function valid()
{
return $this->index data);
}
}這邊我們需要注意幾個事項：
我們需要儲存建構器方法傳入的$data 數組，以便後續我們可以從中取得它的元素。
也需要一個內部索引（或指標）來追蹤 current 或 next 元素。
rewind() 僅重設index# 屬性，這樣current() 和next() 才能正常運作。
鍵名稱並非只能是數字型別！這裡使用數組索引是為了確保範例足夠簡單。
我們可以向下面這樣運行這段程式碼：
$iterator = new MyIterator(["foo", "bar", "baz"]);
foreach ($iterator as $key => $value) {
print "item: " . $key . "|" . $value . "\n";
}這看起來需要處理太多工作，但是這是能夠像數組一樣使用foreach /for 功能的一個簡潔實作。
IteratorAggregate（聚合迭代器）
還記得第二個介面拋出的 Traversable 異常麼？下面來看一個比實作 Iterator 介面更快的實作吧：
class MyIteratorAggregate implements IteratorAggregate
{
protected $data;
public function __construct($data)
{
$this->data = $data;
}
public function getIterator()
{
return new ArrayIterator($this->data);
}
}這裡我們作弊了。相較於實作一個完整的 Iterator，我們透過 ArrayIterator() 裝飾。不過，這相比於透過實現完整的 Iterator 簡化了不少程式碼。
兄弟莫急！先讓我們比較一些程式碼。首先，我們在不使用生成器的情況下從檔案中讀取每一行資料：
$content = file_get_contents(__FILE__);
$lines = explode("\n", $content);
foreach ($lines as $i => $line) {
print $i . ". " . $line . "\n";
}這段程式碼讀取檔案自身，然後會列印出每行的行號和程式碼。那為什麼我們不使用生成器呢！
function lines($file) {
$handle = fopen($file, 'r');
while (!feof($handle)) {
yield trim(fgets($handle));
}
fclose($handle);
}
foreach (lines(__FILE__) as $i => $line) {
print $i . ". " . $line . "\n";
}我知道這看起來更複雜。不錯，不過這是因為我們沒有使用 file_get_contents() 函數。一個生成器看起來就像是函數，但是它會在每次取得到 yield 關鍵字是停止運作。
產生器看起來有點像迭代器：
print_r(lines(__FILE__)); // Generator Object ( )
儘管它不是迭代器，它是一個 Generator。它的內部定義了什麼方法呢？
print_r(get_class_methods(lines(__FILE__))); // Array // ( // [0] => rewind // [1] => valid // [2] => current // [3] => key // [4] => next // [5] => send // [6] => throw // [7] => __wakeup // )
如果你讀取一個大文件，然後使用 memory_get_peak_usage()，你會注意到生成器的程式碼會使用固定的內存，無論這個文件有多大。它每次進度去一行。而是用 file_get_contents() 函數讀取整個文件，會使用更大的記憶體。這就是在迭代處理這類事物時，生成器的能帶給我們的優勢！
Send（傳送資料）
可以將資料傳送到生成器。看下面這個生成器：
<?php $generator = call_user_func(function() {
yield "foo";
});
print $generator->current() . "\n"; // foo注意这里我们如何在 call_user_func() 函数中封装生成器函数的？这里仅仅是一个简单的函数定义，然后立即调用它获取一个新的生成器实例...
我们已经见过 yield 的用法。我们可以通过扩展这个生成器来接收数据：
$generator = call_user_func(function() {
$input = (yield "foo");
print "inside: " . $input . "\n";
});
print $generator->current() . "\n";
$generator->send("bar");数据通过 yield 关键字传入和返回。首先，执行 current() 代码直到遇到 yield，返回 foo。send() 将输出传入到生成器打印输入的位置。你需要习惯这种用法。
抛出异常（Throw）
由于我们需要同这些函数进行交互，可能希望将异常推送到生成器中。这样这些函数就可以自行处理异常。
看看下面这个示例：
$multiply = function($x, $y) {
yield $x * $y;
};
print $multiply(5, 6)->current(); // 30现在让我们将它封装到另一个函数中：
$calculate = function ($op, $x, $y) use ($multiply) {
if ($op === 'multiply') {
$generator = $multiply($x, $y);
return $generator->current();
}
};
print $calculate("multiply", 5, 6); // 30这里我们通过一个普通闭包将乘法生成器封装起来。现在让我们验证无效参数：
$calculate = function ($op, $x, $y) use ($multiply) {
if ($op === "multiply") {
$generator = $multiply($x, $y);
if (!is_numeric($x) || !is_numeric($y)) {
throw new InvalidArgumentException();
}
return $generator->current();
}
};
print $calculate('multiply', 5, 'foo'); // PHP Fatal error...如果我们希望能够通过生成器处理异常？我们怎样才能将异常传入生成器呢！
$multiply = function ($x, $y) {
try {
yield $x * $y;
} catch (InvalidArgumentException $exception) {
print "ERRORS!";
}
};
$calculate = function ($op, $x, $y) use ($multiply) {
if ($op === "multiply") {
$generator = $multiply($x, $y);
if (!is_numeric($x) || !is_numeric($y)) {
$generator->throw(new InvalidArgumentException());
}
return $generator->current();
}
};
print $calculate('multiply', 5, 'foo'); // PHP Fatal error...棒呆了！我们不仅可以像迭代器一样使用生成器。还可以通过它们发送数据并抛出异常。它们是可中断和可恢复的函数。有些语言把这些函数叫做……
我们可以使用协程（coroutines）来构建异步代码。让我们来创建一个简单的任务调度程序。首先我们需要一个 Task 类：
class Task
{
protected $generator;
public function __construct(Generator $generator)
{
$this->generator = $generator;
}
public function run()
{
$this->generator->next();
}
public function finished()
{
return !$this->generator->valid();
}
}Task 是普通生成器的装饰器。我们将生成器赋值给它的成员变量以供后续使用，然后实现一个简单的 run() 和 finished() 方法。run() 方法用于执行任务，finished() 方法用于让调度程序知道何时终止运行。
然后我们需要一个 Scheduler 类：
class Scheduler
{
protected $queue;
public function __construct()
{
$this->queue = new SplQueue();
}
public function enqueue(Task $task)
{
$this->queue->enqueue($task);
}
pulic function run()
{
while (!$this->queue->isEmpty()) {
$task = $this->queue->dequeue();
$task->run();
if (!$task->finished()) {
$this->queue->enqueue($task);
}
}
}
}Scheduler 用于维护一个待执行的任务队列。run() 会弹出队列中的所有任务并执行它，直到运行完整个队列任务。如果某个任务没有执行完毕，当这个任务本次运行完成后，我们将再次入列。
SplQueue 对于这个示例来讲再合适不过了。它是一种 FIFO（先进先出：fist in first out） 数据结构，能够确保每个任务都能够获取足够的处理时间。
我们可以像这样运行这段代码：
$scheduler = new Scheduler();
$task1 = new Task(call_user_func(function() {
for ($i = 0; $i enqueue($task1);
$scheduler->enqueue($task2);
$scheduler->run();运行时，我们将看到如下执行结果：
task 1: 0 task 1: 1 task 2: 0 task 2: 1 task 1: 2 task 2: 2 task 2: 3 task 2: 4 task 2: 5
这几乎就是我们想要的执行结果。不过有个问题发生在首次运行每个任务时，它们都执行了两次。我们可以对 Task 类稍作修改来修复这个问题：
class Task
{
protected $generator;
protected $run = false;
public function __construct(Generator $generator)
{
$this->generator = $generator;
}
public function run()
{
if ($this->run) {
$this->generator->next();
} else {
$this->generator->current();
}
$this->run = true;
}
public function finished()
{
return !$this->generator->valid();
}
}我们需要调整首次 run() 方法调用，从生成器当前有效的指针读取运行。后续调用可以从下一个指针读取运行...
有些人基于这个思路实现了一些超赞的类库。我们来看看其中的两个...
RecoilPHP
RecoilPHP 是一套基于协程的类库，它最令人印象深刻的是用于 ReactPHP 内核。可以将事件循环在 RecoilPHP 和 RecoilPHP 之间进行交换，而你的程序无需架构上的调整。
我们来看一下 ReactPHP 异步 DNS 解决方案：
function resolve($domain, $resolver) {
$resolver
->resolve($domain)
->then(function ($ip) use ($domain) {
print "domain: " . $domain . "\n";
print "ip: " . $ip . "\n";
}, function ($error) {
print $error . "\n";
})
}
function run()
{
$loop = React\EventLoop\Factory::create();
$factory = new React\Dns\Resolver\Factory();
$resolver = $factory->create("8.8.8.8", $loop);
resolve("silverstripe.org", $resolver);
resolve("wordpress.org", $resolver);
resolve("wardrobecms.com", $resolver);
resolve("pagekit.com", $resolver);
$loop->run();
}
run();resolve() 接收域名和 DNS 解析器，并使用 ReactPHP 执行标准的 DNS 查找。不用太过纠结与 resolve() 函数内部。重要的是这个函数不是生成器，而是一个函数！
run() 创建一个 ReactPHP 事件循环，DNS 解析器（这里是个工厂实例）解析若干域名。同样，这个也不是一个生成器。
想知道 RecoilPHP 到底有何不同？还希望掌握更多细节！
use Recoil\Recoil;
function resolve($domain, $resolver)
{
try {
$ip = (yield $resolver->resolve($domain));
print "domain: " . $domain . "\n";
print "ip: " . $ip . "\n";
} catch (Exception $exception) {
print $exception->getMessage() . "\n";
}
}
function run()
{
$loop = (yield Recoil::eventLoop());
$factory = new React\Dns\Resolver\Factory();
$resolver = $factory->create("8.8.8.8", $loop);
yield [
resolve("silverstripe.org", $resolver),
resolve("wordpress.org", $resolver),
resolve("wardrobecms.com", $resolver),
resolve("pagekit.com", $resolver),
];
}
Recoil::run("run");通过将它集成到 ReactPHP 来完成一些令人称奇的工作。每次运行 resolve() 时，RecoilPHP 会管理由 $resoler->resolve() 返回的 promise 对象，然后将数据发送给生成器。此时我们就像在编写同步代码一样。与我们在其他一步模型中使用回调代码不同，这里只有一个指令列表。
RecoilPHP 知道它应该管理一个有执行 run() 函数时返回的 yield 数组。RoceilPHP 还支持基于协程的数据库（PDO）和日志库。
IcicleIO
IcicleIO 为了一全新的方案实现 ReactPHP 一样的目标，而仅仅使用协程功能。相比 ReactPHP 它仅包含极少的组件。但是，核心的异步流、服务器、Socket、事件循环特性一个不落。
让我们看一个 socket 服务器示例：
use Icicle\Coroutine\Coroutine;
use Icicle\Loop\Loop;
use Icicle\Socket\Client\ClientInterface;
use Icicle\Socket\Server\ServerInterface;
use Icicle\Socket\Server\ServerFactory;
$factory = new ServerFactory();
$coroutine = Coroutine::call(function (ServerInterface $server) {
$clients = new SplObjectStorage();
$handler = Coroutine::async(
function (ClientInterface $client) use (&$clients) {
$clients->attach($client);
$host = $client->getRemoteAddress();
$port = $client->getRemotePort();
$name = $host . ":" . $port;
try {
foreach ($clients as $stream) {
if ($client !== $stream) {
$stream->write($name . "connected.\n");
}
}
yield $client->write("Welcome " . $name . "!\n");
while ($client->isReadable()) {
$data = trim(yield $client->read());
if ("/exit" === $data) {
yield $client->end("Goodbye!\n");
} else {
$message = $name . ":" . $data . "\n";
foreach ($clients as $stream) {
if ($client !== $stream) {
$stream->write($message);
}
}
}
}
} catch (Exception $exception) {
$client->close($exception);
} finally {
$clients->detach($client);
foreach ($clients as $stream) {
$stream->write($name . "disconnected.\n");
}
}
}
);
while ($server->isOpen()) {
$handler(yield $server->accept());
}
}, $factory->create("127.0.0.1", 6000));
Loop::run();据我所知，这段代码所做的事情如下:
在 127.0.0.1 和 6000 端口创建一个服务器实例，然后将其传入外部生成器.
外部生成器运行，同时服务器等待新连接。当服务器接收一个连接它将其传入内部生成器。
内部生成器写入消息到 socket。当 socket 可读时运行。
每次 socket 向服务器发送消息时，内部生成器检测消息是否是退出标识。如果是，通知其他 socket。否则，其它 socket 发送这个相同的消息。
打开命令行终端输入 nc localhost 6000 查看执行结果！
该示例使用 SplObjectStorage 跟踪 socket 连接。这样我们就可以向所有 socket 发送消息。
这个话题可以包含很多内容。希望您能看到生成器是如何创建的，以及它们如何帮助编写迭代程序和异步代码。
如果你有问题，可以随时问我。
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