前言
相信大家都聽說過『協(xié)程』這個(gè)概念吧。
但是有些同學(xué)對(duì)這個(gè)概念似懂非懂，不知道怎么實(shí)現(xiàn)，怎么用，用在哪，甚至有些人認(rèn)為yield就是協(xié)程！
我始終相信，如果你無法準(zhǔn)確地表達(dá)出一個(gè)知識(shí)點(diǎn)的話，我可以認(rèn)為你就是不懂。
如果你之前了解過利用PHP實(shí)現(xiàn)協(xié)程的話，你肯定看過鳥哥的那篇文章：在PHP中使用協(xié)程實(shí)現(xiàn)多任務(wù)調(diào)度| 風(fēng)雪之隅
鳥哥這篇文章是從國外的作者翻譯來的，翻譯的簡(jiǎn)潔明了，也給出了具體的例子了。
我寫這篇文章的目的，是想對(duì)鳥哥文章做更加充足的補(bǔ)充，畢竟有部分同學(xué)的基礎(chǔ)還是不夠好，看得也是云頭霧里的。
什么是協(xié)程
先搞清楚，什么是協(xié)程。
你可能已經(jīng)聽過『進(jìn)程』和『線程』這兩個(gè)概念。
進(jìn)程就是二進(jìn)制可執(zhí)行文件在計(jì)算機(jī)內(nèi)存里的一個(gè)運(yùn)行實(shí)例，就好比你的.exe文件是個(gè)類，進(jìn)程就是new出來的那個(gè)實(shí)例。
進(jìn)程是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行資源分配和調(diào)度的基本單位（調(diào)度單位這里別糾結(jié)線程進(jìn)程的），每個(gè)CPU下同一時(shí)刻只能處理一個(gè)進(jìn)程。
所謂的并行，只不過是看起來并行，CPU事實(shí)上在用很快的速度切換不同的進(jìn)程。
進(jìn)程的切換需要進(jìn)行系統(tǒng)調(diào)用，CPU要保存當(dāng)前進(jìn)程的各個(gè)信息，同時(shí)還會(huì)使CPUCache被廢掉。
所以進(jìn)程切換不到費(fèi)不得已就不做。
那么怎么實(shí)現(xiàn)『進(jìn)程切換不到費(fèi)不得已就不做』呢？
首先進(jìn)程被切換的條件是：進(jìn)程執(zhí)行完畢、分配給進(jìn)程的CPU時(shí)間片結(jié)束，系統(tǒng)發(fā)生中斷需要處理，或者進(jìn)程等待必要的資源（進(jìn)程阻塞）等。你想下，前面幾種情況自然沒有什么話可說，但是如果是在阻塞等待，是不是就浪費(fèi)了。
其實(shí)阻塞的話我們的程序還有其他可執(zhí)行的地方可以執(zhí)行，不一定要傻傻的等！
所以就有了線程。
線程簡(jiǎn)單理解就是一個(gè)『微進(jìn)程』，專門跑一個(gè)函數(shù)（邏輯流）。
所以我們就可以在編寫程序的過程中將可以同時(shí)運(yùn)行的函數(shù)用線程來體現(xiàn)了。
線程有兩種類型，一種是由內(nèi)核來管理和調(diào)度。
我們說，只要涉及需要內(nèi)核參與管理調(diào)度的，代價(jià)都是很大的。這種線程其實(shí)也就解決了當(dāng)一個(gè)進(jìn)程中，某個(gè)正在執(zhí)行的線程遇到阻塞，我們可以調(diào)度另外一個(gè)可運(yùn)行的線程來跑，但是還是在同一個(gè)進(jìn)程里，所以沒有了進(jìn)程切換。
還有另外一種線程，他的調(diào)度是由程序員自己寫程序來管理的，對(duì)內(nèi)核來說不可見。這種線程叫做『用戶空間線程』。
協(xié)程可以理解就是一種用戶空間線程。
協(xié)程，有幾個(gè)特點(diǎn)：
- 協(xié)同，因?yàn)槭怯沙绦騿T自己寫的調(diào)度策略，其通過協(xié)作而不是搶占來進(jìn)行切換
- 在用戶態(tài)完成創(chuàng)建，切換和銷毀
- ⚠️ 從編程角度上看，協(xié)程的思想本質(zhì)上就是控制流的主動(dòng)讓出（yield）和恢復(fù)（resume）機(jī)制
- 迭代器經(jīng)常用來實(shí)現(xiàn)協(xié)程
說到這里，你應(yīng)該明白協(xié)程的基本概念了吧？
PHP實(shí)現(xiàn)協(xié)程
一步一步來，從解釋概念說起！
可迭代對(duì)象
PHP5提供了一種定義對(duì)象的方法使其可以通過單元列表來遍歷，例如用foreach語句。
你如果要實(shí)現(xiàn)一個(gè)可迭代對(duì)象，你就要實(shí)現(xiàn)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: $b\n";
}
生成器
可以說之前為了擁有一個(gè)能夠被foreach遍歷的對(duì)象，你不得不去實(shí)現(xiàn)一堆的方法，yield關(guān)鍵字就是為了簡(jiǎn)化這個(gè)過程。
生成器提供了一種更容易的方法來實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單的對(duì)象迭代，相比較定義類實(shí)現(xiàn)Iterator接口的方式，性能開銷和復(fù)雜性大大降低。
?php
function xrange($start, $end, $step = 1) {
for ($i = $start; $i = $end; $i += $step) {
yield $i;
}
}
foreach (xrange(1, 1000000) as $num) {
echo $num, "\n";
}
記住，一個(gè)函數(shù)中如果用了yield，他就是一個(gè)生成器，直接調(diào)用他是沒有用的，不能等同于一個(gè)函數(shù)那樣去執(zhí)行！
所以，yield就是yield，下次誰再說yield是協(xié)程，我肯定把你xxxx。
PHP協(xié)程
前面介紹協(xié)程的時(shí)候說了，協(xié)程需要程序員自己去編寫調(diào)度機(jī)制，下面我們來看這個(gè)機(jī)制怎么寫。
0）生成器正確使用
既然生成器不能像函數(shù)一樣直接調(diào)用，那么怎么才能調(diào)用呢？
方法如下：
- foreach他
- send($value)
- current / next...
1）Task實(shí)現(xiàn)
Task就是一個(gè)任務(wù)的抽象，剛剛我們說了協(xié)程就是用戶空間協(xié)程，線程可以理解就是跑一個(gè)函數(shù)。
所以Task的構(gòu)造函數(shù)中就是接收一個(gè)閉包函數(shù)，我們命名為coroutine。
/**
* Task任務(wù)類
*/
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;
}
/**
* 獲取當(dāng)前的Task的ID
*
* @return mixed
*/
public function getTaskId()
{
return $this->taskId;
}
/**
* 判斷Task執(zhí)行完畢了沒有
*
* @return bool
*/
public function isFinished()
{
return !$this->coroutine->valid();
}
/**
* 設(shè)置下次要傳給協(xié)程的值，比如 $id = (yield $xxxx)，這個(gè)值就給了$id了
*
* @param $value
*/
public function setSendValue($value)
{
$this->sendValue = $value;
}
/**
* 運(yùn)行任務(wù)
*
* @return mixed
*/
public function run()
{
// 這里要注意，生成器的開始會(huì)reset，所以第一個(gè)值要用current獲取
if ($this->beforeFirstYield) {
$this->beforeFirstYield = false;
return $this->coroutine->current();
} else {
// 我們說過了，用send去調(diào)用一個(gè)生成器
$retval = $this->coroutine->send($this->sendValue);
$this->sendValue = null;
return $retval;
}
}
}
2）Scheduler實(shí)現(xiàn)
接下來就是Scheduler這個(gè)重點(diǎn)核心部分，他扮演著調(diào)度員的角色。
/**
* Class Scheduler
*/
Class Scheduler
{
/**
* @var SplQueue
*/
protected $taskQueue;
/**
* @var int
*/
protected $tid = 0;
/**
* Scheduler constructor.
*/
public function __construct()
{
/* 原理就是維護(hù)了一個(gè)隊(duì)列，
* 前面說過，從編程角度上看，協(xié)程的思想本質(zhì)上就是控制流的主動(dòng)讓出（yield）和恢復(fù)（resume）機(jī)制
* */
$this->taskQueue = new SplQueue();
}
/**
* 增加一個(gè)任務(wù)
*
* @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;
}
/**
* 把任務(wù)進(jìn)入隊(duì)列
*
* @param Task $task
*/
public function schedule(Task $task)
{
$this->taskQueue->enqueue($task);
}
/**
* 運(yùn)行調(diào)度器
*/
public function run()
{
while (!$this->taskQueue->isEmpty()) {
// 任務(wù)出隊(duì)
$task = $this->taskQueue->dequeue();
$res = $task->run(); // 運(yùn)行任務(wù)直到 yield
if (!$task->isFinished()) {
$this->schedule($task); // 任務(wù)如果還沒完全執(zhí)行完畢，入隊(duì)等下次執(zhí)行
}
}
}
}
這樣我們基本就實(shí)現(xiàn)了一個(gè)協(xié)程調(diào)度器。
你可以使用下面的代碼來測(cè)試：
?php
function task1() {
for ($i = 1; $i = 10; ++$i) {
echo "This is task 1 iteration $i.\n";
yield; // 主動(dòng)讓出CPU的執(zhí)行權(quán)
}
}
function task2() {
for ($i = 1; $i = 5; ++$i) {
echo "This is task 2 iteration $i.\n";
yield; // 主動(dòng)讓出CPU的執(zhí)行權(quán)
}
}
$scheduler = new Scheduler; // 實(shí)例化一個(gè)調(diào)度器
$scheduler->newTask(task1()); // 添加不同的閉包函數(shù)作為任務(wù)
$scheduler->newTask(task2());
$scheduler->run();
關(guān)鍵說下在哪里能用得到PHP協(xié)程。
function task1() {
/* 這里有一個(gè)遠(yuǎn)程任務(wù)，需要耗時(shí)10s，可能是一個(gè)遠(yuǎn)程機(jī)器抓取分析遠(yuǎn)程網(wǎng)址的任務(wù)，我們只要提交最后去遠(yuǎn)程機(jī)器拿結(jié)果就行了 */
remote_task_commit();
// 這時(shí)候請(qǐng)求發(fā)出后，我們不要在這里等，主動(dòng)讓出CPU的執(zhí)行權(quán)給task2運(yùn)行，他不依賴這個(gè)結(jié)果
yield;
yield (remote_task_receive());
...
}
function task2() {
for ($i = 1; $i = 5; ++$i) {
echo "This is task 2 iteration $i.\n";
yield; // 主動(dòng)讓出CPU的執(zhí)行權(quán)
}
}
這樣就提高了程序的執(zhí)行效率。
關(guān)于『系統(tǒng)調(diào)用』的實(shí)現(xiàn)，鳥哥已經(jīng)講得很明白，我這里不再說明。
3）協(xié)程堆棧
鳥哥文中還有一個(gè)協(xié)程堆棧的例子。
我們上面說過了，如果在函數(shù)中使用了yield，就不能當(dāng)做函數(shù)使用。
所以你在一個(gè)協(xié)程函數(shù)中嵌套另外一個(gè)協(xié)程函數(shù)：
?php
function echoTimes($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->newTask(task());
$scheduler->run();
這里的echoTimes是執(zhí)行不了的！所以就需要協(xié)程堆棧。
不過沒關(guān)系，我們改一改我們剛剛的代碼。
把Task中的初始化方法改下，因?yàn)槲覀冊(cè)谶\(yùn)行一個(gè)Task的時(shí)候，我們要分析出他包含了哪些子協(xié)程，然后將子協(xié)程用一個(gè)堆棧保存。（C語言學(xué)的好的同學(xué)自然能理解這里，不理解的同學(xué)我建議去了解下進(jìn)程的內(nèi)存模型是怎么處理函數(shù)調(diào)用）
/**
* Task constructor.
* @param $taskId
* @param Generator $coroutine
*/
public function __construct($taskId, Generator $coroutine)
{
$this->taskId = $taskId;
// $this->coroutine = $coroutine;
// 換成這個(gè)，實(shí)際Task->run的就是stackedCoroutine這個(gè)函數(shù)，不是$coroutine保存的閉包函數(shù)了
$this->coroutine = stackedCoroutine($coroutine);
}
當(dāng)Task->run()的時(shí)候，一個(gè)循環(huán)來分析：
/**
* @param Generator $gen
*/
function stackedCoroutine(Generator $gen)
{
$stack = new SplStack;
// 不斷遍歷這個(gè)傳進(jìn)來的生成器
for (; ;) {
// $gen可以理解為指向當(dāng)前運(yùn)行的協(xié)程閉包函數(shù)（生成器）
$value = $gen->current(); // 獲取中斷點(diǎn)，也就是yield出來的值
if ($value instanceof Generator) {
// 如果是也是一個(gè)生成器，這就是子協(xié)程了，把當(dāng)前運(yùn)行的協(xié)程入棧保存
$stack->push($gen);
$gen = $value; // 把子協(xié)程函數(shù)給gen，繼續(xù)執(zhí)行，注意接下來就是執(zhí)行子協(xié)程的流程了
continue;
}
// 我們對(duì)子協(xié)程返回的結(jié)果做了封裝，下面講
$isReturnValue = $value instanceof CoroutineReturnValue; // 子協(xié)程返回`$value`需要主協(xié)程幫忙處理
if (!$gen->valid() || $isReturnValue) {
if ($stack->isEmpty()) {
return;
}
// 如果是gen已經(jīng)執(zhí)行完畢，或者遇到子協(xié)程需要返回值給主協(xié)程去處理
$gen = $stack->pop(); //出棧，得到之前入棧保存的主協(xié)程
$gen->send($isReturnValue ? $value->getValue() : NULL); // 調(diào)用主協(xié)程處理子協(xié)程的輸出值
continue;
}
$gen->send(yield $gen->key() => $value); // 繼續(xù)執(zhí)行子協(xié)程
}
}
然后我們?cè)黾觘choTime的結(jié)束標(biāo)示：
class CoroutineReturnValue {
protected $value;
public function __construct($value) {
$this->value = $value;
}
// 獲取能把子協(xié)程的輸出值給主協(xié)程，作為主協(xié)程的send參數(shù)
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 $i\n";
yield;
}
yield retval(""); // 增加這個(gè)作為結(jié)束標(biāo)示
}
Task變?yōu)椋?/p>
function task1()
{
yield echoTimes('bar', 5);
}
這樣就實(shí)現(xiàn)了一個(gè)協(xié)程堆棧，現(xiàn)在你可以舉一反三了。
4）PHP7中yield from關(guān)鍵字
PHP7中增加了yield from，所以我們不需要自己實(shí)現(xiàn)攜程堆棧，真實(shí)太好了。
把Task的構(gòu)造函數(shù)改回去：
public function __construct($taskId, Generator $coroutine)
{
$this->taskId = $taskId;
$this->coroutine = $coroutine;
// $this->coroutine = stackedCoroutine($coroutine); //不需要自己實(shí)現(xiàn)了，改回之前的
}
echoTimes函數(shù)：
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);
}
這樣，輕松調(diào)用子協(xié)程。
總結(jié)
這下應(yīng)該明白怎么實(shí)現(xiàn)PHP協(xié)程了吧？
好了，以上就是這篇文章的全部?jī)?nèi)容了，希望本文的內(nèi)容對(duì)大家的學(xué)習(xí)或者工作具有一定的參考學(xué)習(xí)價(jià)值，如果有疑問大家可以留言交流，謝謝大家對(duì)腳本之家的支持。
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