PHP7 原始碼整體框架詳解

推薦（免費）：PHP7

一、PHP7語言執行原理

常用的高階語言有很多種，根據運行的方式不同，大體分為兩種：編譯型語言和解釋型語言。

編譯是指在應用程式原始程式執行之前，就將程式原始碼「翻譯」成彙編語言，然後進一步根據軟硬體環境編譯成目標文件。一般稱完成編譯工作的工具為編譯器。

而解釋型語言，在程式執行時才被「翻譯」為機器語言。但是執行一次「翻譯」一次，所以執行效率較低。 解釋器的工作就是解釋型語言中，負責「翻譯」原始碼的程式。

對於一段C語言程式碼，需要經過預編譯、編譯、彙編和鏈接，才能成為可執行的二進位檔案。

以C語言為代表的編譯型語言，程式碼發生更新都要經過上述步驟。

編譯型語言的執行示意：

#對編譯型語言與解釋型語言的區別的理解，立足於來源程式碼被編譯成目標平台CPU指令的時機。對於編譯型語言，編譯結果已經是針對目前CPU體系的指令；而解釋型語言，需要先編譯成中間碼，再經由該解釋型語言的特定虛擬機，翻譯成特定CPU體系的指令被執行。解釋型語言是在運作過程中，翻譯為目標平台的指令。常說解釋型語言“慢”，主要也是慢在這裡。

在PHP 7中，原始碼首先進行詞法分析，將原始碼切割為多個字串單元，分割後的字串稱為Token。而一個獨立的Token是無法表達完整語意的，需經過語法分析階段，將Token轉換為抽象語法樹（簡稱AST）。之後，抽象語法樹被轉換為機器指令執行。在PHP中，這些指令稱為opcode。

 

第1步：原始碼透過詞法分析得到Token。

第2步：基於語法分析器產生抽象語法樹（AST）。

第3步：抽象語法樹轉換為opcodes（opcode指令集合），PHP解釋執行opcodes。

#1.Token

Token是PHP程式碼被切割成的有意義的標識。 PHP提供了token_get_all()函數來取得PHP程式碼被切割後的Token.。

二維陣列的每個成員陣列的第一個值為Token對應的枚舉值。第二個值為Token對應的原始字串內容。第三個值為程式碼對應的行號。

可見，Token就是一個個的“詞塊”，但是單獨存在的詞塊不能表達完整的語義，還需要藉助規則進行組織串聯。語法分析器就是這個組織者。它會檢查語法，匹配Token，對Token進行關聯。

2.AST

AST是PHP 7版本新功能。在這之前的版本中，PHP程式碼的執行過程中是沒有產生AST這一步驟的。

AST的節點分為多種類型，對應PHP語法。

PHP-Parser工具，它可以用來查看PHP程式碼產生的AST。

注意　PHP-Parser是PHP 7核心作者之一Nikic所寫的將PHP原始碼產生AST的工具。原始碼見https://github.com/nikic/PHP-Parser。

3.opcodes

opcode只是單一指令，opcodes是opcode的集合形式，是PHP執行過程中的中間程式碼。 opcode產生之後由虛擬機器執行。

PHP工程最佳化措施中有一個比較常見的“開啟opcache”，指的就是這裡的opcodes的快取（opcodes cache）。透過省去從原始碼到opcode的階段，引擎可以直接執行快取的opcode，以此

提升效能。

借助vld插件，可以直覺地看到一段PHP程式碼產生的opcode。

opcode是PHP 7定義的一組指令標識，指令對應對應的handler（處理函數）。當虛擬機器呼叫opcode，會找到opcode背後的處理函數，執行真正的處理。

二、核心架構

Zend引擎中包含了編譯器和解譯器，從PHP程式碼到opcode的執行，都由Zend引擎完成。

Zend引擎除了實現了PHP的核心功能，還提供了一套接口，讓PHP可以在更多的場景中使用，如命令列環境、Web環境等。

此架構圖大致分為四大部分。

1）Zend引擎：前文介紹的詞法/語法分析、AST編譯和opcodes的執行均在Zend引擎中實現。此外，PHP的變數設計、記憶體管理、進程管理等也在引擎層實現。引擎為PHP提供了基礎服務，PHP的可靠性和高效能都依賴引擎的基礎支撐。同時，Zend引擎的可擴充性，也是PHP得以大規模應用的重要原因之一。

2）PHP層：Zend引擎為PHP提供基礎能力（如記憶體分配與回收），而來自外部的互動則需要透過PHP層來處理。

3）SAPI：SAPI是Server API的縮寫，其中包含了常見的cli SAPI和fpm SAPI。 PHP定義好輸入/輸出規範，依據此規範與PHP互動的一方都可以稱為Server。

4）擴充部分：Zend引擎提供了核心能力和介面規格。在此基礎上開發的擴展，為PHP程式碼的效能和功能的多樣性提供了更豐富的選項。

三、PHP原始碼目錄

#sapi目錄原始碼

sapi目錄是輸入和輸出層的抽象，是PHP提供對外服務的規格。

PHP程式的輸入可以是來自於命令列的標準輸入，也可以是來自基於cgi/fastcgi協定的網路請求。同理，輸出可以寫到命令列的標準輸出，也可以作為基於cgi/fastcgi協定的網路回應傳回給客戶端。

命令列模式對應的是二進位程式bin/php；內建模組的模式不需要提供二進位程序，作為普通函數供Apache或任意C/C 程式來呼叫即可；CGI模式對應的是二進位程式bin/cgi；FastCGI模式對應的是二進位程式sbin/php-fpm。

幾種常用的SAPI。

1）apache2handler：Apache擴展，編譯後產生動態連結庫，配置到Apache下，當有http請求到Apache時，根據配置會呼叫此動態連結庫，執行PHP程式碼，完成與PHP的交互。

2）cgi-fcgi：編譯後產生支援CGI協定的可執行程序，webserver（通常為Apache或Nginx）透過CGI協定把請求傳給CGI進程，執行程式碼將結果傳回給webserver，退出進程。

3）fpm-fcgi：fpm全稱為FastCGI Process Manager，PHP官方提供的FastCGI進程管理器。以Nginx伺服器為例，當有http協定請求傳送到Nginx伺服器，Nginx依照FastCGI協定把請求交給php-fpm進程處理。

4）cli：Command Line Interface的簡稱，PHP的命令列互動介面。

Zend目錄原始碼

Zend目錄是PHP的核心程式碼。

1.記憶體管理模組

2.垃圾回收

3.陣列實作

main目錄原始碼

main目錄是SAPI層和Zend層的黏合劑。

Zend層實現了PHP腳本的編譯和執行，sapi層實現了輸入和輸出的抽象，main目錄則起到了承上啟動的作用：承上，解析SAPI的請求，分析要執行的腳本文件和參數；啟下，在呼叫Zend引擎之前，完成必要的初始化等工作。

ext目錄原始碼

ext是PHP擴充相關的目錄，常用的array、str、pdo等系列函數都在這裡定義。

TSRM目錄原始碼

PHP在早期更多的是單一進程、單執行緒模型運行的，在後期才引入了執行緒安全機制ZTS（Zend Thread Safety ）。

TSRM是Thread Safe Resource Manager的縮寫－執行緒安全資源管理器。

執行緒安全機制主要為了確保共享資源的安全。 PHP的執行緒安全機制簡潔直觀－在多執行緒環境下，為每個執行緒提供獨立的全域變數副本。具體實作是透過TSRM為每個執行緒分配（分配前加鎖）一個獨立ID（自增）作為當前執行緒的全域變數記憶體區索引，在以後的全域變數存取中，實現執行緒之間的完全獨立。

以上是PHP7 原始碼整體框架詳解的詳細內容。更多資訊請關注PHP中文網其他相關文章！