協程與阻塞的思考 · php

[TOC] # 進程、線程、協程關于進程、線程、協程，有非常詳細和豐富的博客或者學習資源，我不在此做贅述，我大致在此介紹一下這幾個東西。進程擁有自己獨立的堆和棧，既不共享堆，亦不共享棧，進程由操作系統調度。線程擁有自己獨立的棧和共享的堆，共享堆，不共享棧，線程亦由操作系統調度(標準線程是的)。協程和線程一樣共享堆，不共享棧，協程由程序員在協程的代碼里顯示調度。 PHP中的協程實現基礎 yield yield的根本實現是生成器類，而迭代器類是迭代器接口的實現： ~~~ Generator implements Iterator { public mixed current ( void ) // 返回當前產生的值 public mixed key ( void ) // 返回當前產生的鍵 public void next ( void ) // 生成器繼續執行 public void rewind ( void ) // 重置迭代器，如果迭代已經開始了，這里會拋出一個異常。 // renwind的執行將會導致第一個yield被執行, 并且忽略了他的返回值. public mixed send ( mixed $value ) // 向生成器中傳入一個值，并且當做 yield 表達式的結果，然后繼續執行生成器。如果當這個方法被調用時，生成器 // 不在 yield 表達式，那么在傳入值之前，它會先運行到第一個 yield 表達式。 public void throw ( Exception $exception ) // 向生成器中拋入一個異常 public bool valid ( void ) // 檢查迭代器是否被關閉 public void __wakeup ( void ) // 序列化回調，拋出一個異常以表示生成器不能被序列化。 } ~~~ # 自定義簡單定時執行任務示例： (此例子必須依賴于以上鳥哥實現的協程調度代碼) ~~~ class timer { private $start = 0; // 定時開始時間 private $timer; // 間隔的時間差，單位秒 private $value = 0; // 產生的結果值 private $callback; // 異步回調 private $isEnd = false; // 當前定時器任務是否結束 public function __construct($timer,callable $callback) { $this->start = time(); $this->timer = $timer; $this->callback = $callback; } public function run() { if($this->valid()) { $callback = $this->callback; $callback($this->value ++,$this); $this->start = time(); } } /** * 定時執行檢查 */ public function valid() { $end = time(); if($end - $this->start >= $this->timer) { return true; } else { return false; } } public function setEnd($isEnd) { $this->isEnd = $isEnd; } public function getEnd() { return $this->isEnd; } } /** * 模擬阻塞的協程1 * */ function taskObject1() { $timer = new timer(1,function($value,timer $timer) { if($value >= 5) { $timer->setEnd(true); } echo '<br>'.'A '.$value; }); $tid = (yield getTaskId()); while (true) { if($timer->getEnd() == true) { break; } yield $timer->run(); } } /** * 模擬阻塞的協程2 * */ function taskObject2() { $timer = new timer(2,function($value,timer $timer) { if($value >= 3) { $timer->setEnd(true); } echo '<br>'.'B '.$value; }); $tid = (yield getTaskId()); while (true) { if($timer->getEnd() == true) { break; } yield $timer->run(); } } $scheduler = new Scheduler; $scheduler->newTask(taskObject1()); $scheduler->newTask(taskObject2()); $scheduler->run(); ~~~ 以上實現的是： 1. 產生兩個任務，并行執行，并且給每個任務在執行的時候模擬幾秒鐘的阻塞； 2. 讓協程切換的時候能順利切換，其中的任務阻塞不相互影響； # 思考：我為什么要做以上這件事情呢？因為我發現協程實現雖然很強大也很有意思，能讓多任務并行，但是我在其中一個任務里調用系統函數 sleep() 的時候,阻塞任務會阻止協程切換，其實從協程的實現原理上來書也是這么回事。那么，我也就想模擬協程阻塞，但是不產生阻塞看是否可行。PHP本身只提供了生成器為協程調用提供了支撐，如果不依賴擴展，沒有提供多線程的程序實現方式，沒有java那么強大，可以開子線程進行實現。我印象中java的子線程是獨立執行且不會相互阻塞的，所以我在想，PHP既然可以實現類似于多線程這樣的機制，那么能不能實現調用過程中非阻塞呢？經過這樣一個實現和思考，一開始是陷入了一個誤區的，是由于PHP原生函數 sleep() 阻塞造成的思維誤區，那就是認為要想真正實現非阻塞或者說實現異步的話，是必須依賴于語言底層的。后來，我想明白了一個道理，既然某個方法或者函數在執行過程中，會產生阻塞，那么把當前這個方法換成自定義的，做成非阻塞（相對于整個協程調度來說）不就行了嗎？比如上面的定時執行我自己實現了一個。而另一方面，協程調度本身的目的也是為了把任務執行過程切成盡量小片，從而快速切換執行，達到并行的目的。從這方面來看，協程應該也算是一種程序設計思想。 # 以下是一個程序切成盡量小片執行的例子： ~~~ // 一個簡單的例子 <?php function xrange($start, $end, $step = 1) { for ($i = $start; $i <= $end; $i += $step) { yield $i; } } foreach (xrange(1, 1000000) as $num) { echo $num, "\n"; } ~~~ 這個例子是把原本用 range 生成一個很大的整型數組的方式切換為分片執行，也就是說在遍歷的時候再去取到指定的值，從代碼上來看，內存消耗相對于之前來說就非常小了。