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PHP成员变量获取对比

有如下4个代码示例,你认为他们创建对象,并获得成员变量的速度排序是怎样的?

1:将成员变量设置为public,通过赋值操作给成员变量赋值,直接获取变量

	class Foo {
		public $id;
	}
 
	$data = new Foo;
	$data->id = 10;
	echo $data->id;

2:将成员变量设置为public,通过构造函数设置成员变量的值,直接获取变量

        class Foo2 {
		public $id;
		public function __construct($id) {
			$this->id = $id;
		}
	}
 
	$data = new Foo2(10);
	echo $data->id;

3:将成员变量设置为protected,通过构造函数设置成员变量的值,通过成员方法获取变量

 
     class Foo3 {
		protected $id;
		public function __construct($id) {
			$this->id = $id;
		}
 
		public function getId() {
			return $this->id;
		}
	}
	$data = new Foo3(10);
	echo $data->getId();

4:将成员变量设置为protected,通过构造函数设置成员变量的值,通过魔术方法获取变量

 
     class Foo4 {
		protected $id;
		public function __construct($id) {
			$this->id = $id;
		}
 
		public function __get($key) {
			return $this->id;
		}
	}
	$data = new Foo4(10);
	echo $data->id;

按执行速度快慢排序: 1243
咱们先看其opcode:

1:

   	1  ZEND_FETCH_CLASS	4 	:4 	'Foo'
	2  NEW      			$5	:4
	3  DO_FCALL_BY_NAME			0          
	4  ASSIGN     				!0, $5
	5  ZEND_ASSIGN_OBJ			!0, 'id'
	6  ZEND_OP_DATA				10
	7  FETCH_OBJ_R			$9	!0, 'id'
	8  ECHO        				$9

2:

	1  ZEND_FETCH_CLASS	4 	:10	'Foo2'
	2  NEW             		$11	:10
	3  SEND_VAL        			10
	4  DO_FCALL_BY_NAME		1 
	5  ASSIGN    				!1, $11
	6  FETCH_OBJ_R			$14	!1, 'id'
	7  ECHO        				$14

3:

	1  ZEND_FETCH_CLASS	4 	:15	'Foo3'
	2  NEW         			$16	:15
	3  SEND_VAL     			10
	4  DO_FCALL_BY_NAME			1          
	5  ASSIGN  	   			!2, $16
	6  ZEND_INIT_METHOD_CALL	!2, 'getId'
	7  DO_FCALL_BY_NAME		0 	$20     
	8  ECHO       				$20

4:

	1  ZEND_FETCH_CLASS	4  :21	'Foo4'
	2  NEW          		$22	:21
	3  END_VAL      			10
	4  DO_FCALL_BY_NAME		1          
	5  ASSIGN        			!3, $22
	6  FETCH_OBJ_R  		$25 !3, 'id'
	7   ECHO  				$25

根据上面的opcode,参照其在zend_vm_execute.h文件对应的opcode实现,我们可以发现什么?

一、PHP内核创建对象的过程分为三步:

  1. ZEND_FETCH_CLASS 根据类名获取存储类的变量,其实现为一个hashtalbe EG(class_table) 的查找操作
  2. NEW 初始化对象,将EX(call)->fbc指向构造函数指针。
  3. 调用构造函数,其调用和其它的函数调用是一样,都是调用zend_do_fcall_common_helper_SPEC

二、魔术方法的调用是通过条件触发的,并不是直接调用,如我们示例中的成员变量id的获取(zend_std_read_property),其步骤为:

  1. 获取对象的属性,如果存在,转第二步;如果没有相关属性,转第三步
  2. 从对象的properties查找是否存在与名称对应的属性存在,如果存在返回结果,如果不存在,转第三步
  3. 如果存在__get魔术方法,则调用此方法获取变量,如果不存在,报错

回到排序的问题:

一、第一个和第二个的区别是什么?

第二个的opcode比第一个要少,反而比第一个要慢一些,因为构造函数多了参数,多了一个参数处理的opcode。参数处理是一个比较费时的操作,当我们在做代码优化时,一些不必要的参数能去掉就去掉;当一个函数有多个参数时,可以考虑通过一个数组将其封装后传递进来。

二、为啥第三个最慢?

因为其获取参数其本质上是一次对象成员方法的调用,方法的调用成本高于变量的获取

三、为啥第四个比第三个要快?

因为第四个的操作实质上获取变量,只不过其内部实现了魔术方法的调用,相对于用户定义的方法,内部函数的调用的效率会高。因此,当我们有一些PHP内核实现的方法可以调用时就不要重复发明轮子了。

四、为啥第四个比第二个要慢?

因为在PHP的对象获取变量的过程中,当成员变量在类的定义不在在时,会去调用PHP特有的魔术方法__get,多了一次魔术方法的调用。

总结一下:

  1. 使用PHP内置函数
  2. 并不是事必面向对象(OOP),面向对象往往开销很大,每个方法和对象调用都会消耗很多内存。
  3. 尽量少用魔术方法 — 除非有必要,不要用框架,因为框架都有大量的魔术方法使用。
  4. 在性能优先的应用场景中,将成员变量设置为public,不失为一种比较好的方法,当你需要用到OOP时。
  5. 能使用PHP语法结构的不要用函数,能使用内置函数的不要自己写,能用函数的不要用对象

PHP的$this变量

手册上的一个有意思的小示例。

http://www.php.net/manual/zh/language.variables.basics.php

	$this = 'text'; // error
	$name = 'this';
	$$name = 'text'; // sets $this to 'text'
	echo $$name;

在PHP的词法分析时,$this变量是符合其规则的,在语法解析生成中间代码时,PHP内核会根据变量类型在生成赋值的中间代码时判断是否为$this变量,如果是则报错。这里为什么要报错呢?因为this作为一个特殊的变量,在对象的成员方法等调用初始化时会将this变量添加到活动符号表。

在类的成员方法里面,可以用 ->(对象运算符):$this->property(其中 property 是该属性名)这种方式来访问非静态属性。

当一个方法在类定义内部被调用时,有一个可用的伪变量 $this。$this 是一个到主叫对象的引用(通常是该方法所从属的对象,但如果是从第二个对象静态调用时也可能是另一个对象)。

在词法分析、语法分析并生成中间代码时,$this作为一个特殊的变量存在,特别是在生成中间代码时,代码中充斥着对于this的特殊处理。这些都是为后面的运行做准备,如识别标记出某处使用this变量,在存储opcode的zend_op_array结构体中专门有一个变量this_var标识是否有this变量。一个函数或一个类方法都会生成一个新的zend_op_array,在生成中间代码时,判断当前变量是否为this变量。

this变量在执行过程中会有两种存在状态,一种是全局传递的状态,存储在EG(This),一种是当前作用域状态,以this变量存储在EG(active_symbol_table)(当前执行环境的活动符号表)。
在我们执行一个 op_array 时,比如一个对象的方法,PHP内核会给这个 op_array 生成一个 zendexecutedata ,在生成初始化时,EG(This) 会添加到EG(active_symbol_table) 。
在方法调用过程中,如果有用到this变量,则会直接取EG(active_symbol_table)的值。

那么一个对象中的EG(This)在哪里初始化呢?
就EG(This)变量本身来说,在我们初始化PHP的执行环境时,它和其它全局变量(如EG(scope)等)一样都会被初始化为NULL。
对于一个对象来说,当我们创建了一个对象,调用时,PHP内核会将当前获得的对象直接赋值给EG(This),而这个当前获得的对象是在通过new操作生成对象时创建的对象本身。

如下这个简单示例:

	class Foo {
	     public $var = 10;
 
	     function t() {
	          echo $this->var;     
	     }
 
	     function t2() {
	     	echo 33;
		}
	}
 
	$foo = new Foo();
	$foo->t();

其主程序流程生成的中间代码如下:

        function name:  (null)
	number of ops:  8
	compiled vars:  !0 = $foo
	line     # *  op                           fetch          ext  return  operands
	---------------------------------------------------------------------------------
	   2     0  >   NOP                                                      
	  15     1      ZEND_FETCH_CLASS                              4  :1      'Foo'
	         2      NEW                                              $2      :1
	         3      DO_FCALL_BY_NAME                              0          
	         4      ASSIGN                                                   !0, $2
	  16     5      ZEND_INIT_METHOD_CALL                                    !0, 't'
	         6      DO_FCALL_BY_NAME                              0          
	         7    > RETURN                                                   1

this变量原始的对象值出生在 opcode NEW,经过了赋值(ASSIGN)后,在方法初始化时,将变量本身传递给执行环境的调用者,调用者又在执行调用(DO_FCALL_BY_NAME)时将变量传递给EG(This),当执行这个方法的op_array时,初始化当前作用域的环境(zend_execute_data)时,会将EG(This)作为$this变量添加到活动符号表,后续方法中的$this变量的使用就会直接取符号表的变量。

PHP面向对象的历史

PHP面向对象的历史

PHP最开始的perl脚本,到C语言版的PHP/FI,再到PHP/FI 2.0、PHP3.0,直到PHP4,引入Zend Engine使PHP更加的强大,并在PHP5引入新的Zend Engine2,重写PHP的面向对象模型,使PHP不仅可以快速开发,同时也可以实现更加复杂的架构,甚至满足企业应用。

PHP最开始并没有面向对象,直到PHP4才有一些面向对象的影子,到PHP5才真正实现面向对象模型。大概来说,PHP面向对象历史包括两个阶段:

PHP4-Zend Engine阶段

此时并没有真正的面向对象,因为PHP根本没有实现面向对象的三大特性,所有的成员方法和成员函数都是公有的,成员变量通过var声明。

此时的构造函数和类名一样,序列和反序列化时能调用魔术函数_sleep 和 __wakeup。嗯,这是是叫魔术函数而不是魔术方法,因为它本来就是独立出来的函数,当执行序列化时,PHP会判断当前变量是什么类型,如果是IS_OBJECT,则会自动调用__sleep函数。

在4.0.2以后可以使用parent::调用父类的方法。这里的parent仅仅是函数调用时的一个特殊处理。

在PHP的内核实现中类和函数共用一个opcode(ZEND_DECLARE_FUNCTION_OR_CLASS),通过extended_value字段区分,类和函数的存储已经区分开。

总的来说,PHP4的面向对象有点脚手架的味道,各种定制后有了一些面向对象的形。

PHP5-Zend Engine2阶段

5.0.0引入Zend Engine2,至此PHP才真正引入了面向对象的机制。
Zend Engine2重写了PHP的面向对象模型,其中包括对构建器和析构器的定义,增加的私有成员变量、静态成员变量、接口、重载等面向对象特性以及新增加了魔术方法实现。除了面向对象特性外,Zend Engine2引入了异常处理控制流。具体见: http://www.zend.com/engine2/ZendEngine-2.0.pdf

5.1.0 新增:__isset 和 __unset 方法。

5.3.0 新增: __invoke 方法、 后期静态绑定、 heredoc 和 nowdoc 支持类的常量和属性的定义、__callStatic 方法等

5.4.0 增加Traits,Trait 和类相似,但它的目的是用细粒度和一致的方式来组合功能。Trait 不能实例化。它为传统继承增加了水平特性的组合;也就是说,应用类的成员不需要继承。

总的来说,PHP5已经实现了面向对象模型,可以基于PHP5实现企业级应用。但是一些新的功能和特性,在实际的开发过程中使用得并不多,如Traits、命名空间等。很多时候,业务决定技术,需求决定实现。

然,此篇仅为整理之作,只为理自己对于PHP面向对象的思路。
久不沾笔,些许生疏。

参考资料

  • http://php.net/manual/zh/history.php.php
  • http://www.php.net/ChangeLog-4.php
  • http://www.php.net/ChangeLog-5.php