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PHP到底能不能实现多线程?

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多线程

1.什么好线程?

线程(thread) 是操作系统能够进行运算调度的最小单位。它被包含在进程之中,是进程中的实际运作单位。一条线程指的是进程中一个单一顺序的控制流,一个进程中可以并发多个线程,每条线程并行执行不同的任务.

使用多线程主要是因为它在执行效率上有很大优势。由于线程是操作系统能够进行调度的最小单位

一个多线程程序比单线程程序被操作系统调度的概率更大,所以多线程程序一般会比单线程程序更高效;

多线程程序的多个线程可以在多核 CPU 的多个核心同时运行,可以将完全发挥机器多核的优势;

同时对比多进程程序,多线程有以下特点:

线程的创建和切换的系统开销都比进程要小,所以一定程度上会比多进程更高效;

线程天生的共享内存空间,线程间的通信更简单,避免了进程IPC引入新的复杂度。

适用场景

多线程的优化是很多,可是无脑使用多线程并不能提升程序的执行效率,因为线程的创建和销毁、上下文切换、线程同步等也是有性能损耗的,耗费时间可能比顺序执行的代码还多。如:

sumSmall是一个从1累加到50000的函数。

上图是在主线程内执行了三次 sumSmall 和三个线程分别执行 sumSmall ,再将结果同步到一个线程的时间对比,我们会发现只在主线程执行的时间反而更短,三个线程创建、切换、同步的时间远远大过了线程异步执行节省的时间。

而函数 sumLarge 从1累加到5000000,下图同一线程执行三次和三个线程执行的耗时:

这次,多线程终于有效率优势了。

是否使用多线程还需要根据具体需求而定,一般考虑以下两种情况:

I/O 阻塞会使操作系统发生任务调度,阻塞当前任务,所以代码中 I/O 多的情况下,使用多线程时可以将代码并行。例如多次读整块的文件,或请求多个网络资源。

多线程能充分利用 CPU,所以有多处大计算量代码时,也可以使用多线程使他们并行执行,例如上文中后一个例子。

PHP中的多线程

PHP 默认并不支持多线程,要使用多线程需要安装 pthread 扩展,而要安装 pthread 扩展,必须使用 --enable-maintainer-zts 参数重新编译 PHP,这个参数是指定编译 PHP 时使用线程安全方式。

线程安全

多线程是让程序变得不安分的一个因素,在使用多线程之前,首先要考虑线程安全问题:

线程安全:线程安全是编程中的术语,指某个函数、函数库在多线程环境中被调用时,能够正确地处理多个线程之间的共享变量,使程序功能正确完成。

在传统多线程中,由于多个线程共享变量,所以可能会导致出现如下问题:

存在一个全局数组$arr = array('a');;

A 线程获取数组长度为1;

B 线程获取数组长度为1;

A 线程 pop 出数组元素 $a = array_pop($arr); $a = 'a';;

B 线程也 pop 数组元素 $b = array_pop($arr); $a = null;;

此时 B 线程内就出现了灵异事件,明明数组长度大于0,或没有 pop 出东西;

PHP 实现

PHP 实现的线程安全主要是使用 TSRM 机制对 全局变量和静态变量进行了隔离,将全局变量和静态变量 给每个线程都复制了一份,各线程使用的都是主线程的一个备份,从而避免了变量冲突,也就不会出现线程安全问题。

PHP 对多线程的封装保证了线程安全,程序员不用考虑对全局变量加各种锁来避免读写冲突了,同时也减少了出错的机会,写出的代码更加安全。

但由此导致的是,子线程一旦开始运行,主线程便无法再对子线程运行细节进行调整了,线程一定程度上失去了线程之间通过全局变量进行消息传递的能力。

同时 PHP 开启线程安全选项后,使用 TSRM 机制分配和使用变量时也会有额外的损耗,所以在不需要多线程的 PHP 环境中,使用 PHP 的 ZTS (非线程安全) 版本就好。

类和方法

PHP 将线程 封装成了 Thread 类,线程的创建通过实例化一个线程对象来实现,由于类的封装性,变量的使用只能通过构造函数传入,而线程运算结果也需要通过类变量传出。

下面介绍几个常用的 Thread 类方法:

run():此方法是一个抽象方法,每个线程都要实现此方法,线程开始运行后,此方法中的代码会自动执行;

start():在主线程内调用此方法以开始运行一个线程;

join():各个线程相对于主线程都是异步执行,调用此方法会等待线程执行结束;

kill():强制线程结束;

isRunning():返回线程的运行状态,线程正在执行run()方法的代码时会返回 true;

因为线程安全的实现,PHP 的多线程开始运行后,无法再通过共享内存空间通信,线程也无法通过线程间通信复用,所以我认为 PHP 的“线程池”并没有什么意义。扩展内自带的Pool 类是一个对多线程分配管理的类,这里也不再多介绍了。

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