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處理 PHP 應用程序中的并發(fā)和并行:技術和工具

Jan 04, 2025 am 04:10 AM

Handling Concurrency and Parallelism in PHP Applications: Techniques and Tools

處理 PHP 應用程序中的并發(fā)和并行

并發(fā)和并行通常可以互換使用,但它們具有不同的含義,特別是在應用程序性能方面。在 PHP 應用程序中,由于 PHP 的同步執(zhí)行模型,管理這些概念可能具有挑戰(zhàn)性。但是,根據(jù)應用程序的要求,可以利用多種技術和工具來有效地處理并發(fā)和并行性。


1.并發(fā)與并行

  • 并發(fā)是指應用程序通過在多個任務之間切換來同時處理多個任務的能力。它不一定涉及同時運行任務,但通常通過交錯執(zhí)行來給人一種這樣做的錯覺。
  • 并行 是指同時運行多個任務,實際上是并行,利用多個 CPU 核心。

在 PHP 中,由于它主要是一種單線程語言,因此實現(xiàn)并行性通常需要額外的庫或工具。然而,可以通過正確的方法在 PHP 的同步模型中處理并發(fā)。


2.在 PHP 中處理并發(fā)

PHP 中的并發(fā)可以通過多種方式實現(xiàn):

a.通過 pcntl_fork() 使用多進程(分叉)

PHP 提供了 pcntl(進程控制)擴展來管理進程。此擴展允許您分叉新進程,每個進程都可以同時處理單獨的任務。

示例

<?php
if (pcntl_fork() == -1) {
    die('Could not fork');
} elseif ($pid == 0) {
    // Child process logic
    echo "Child process\n";
    exit;
} else {
    // Parent process logic
    echo "Parent process\n";
    pcntl_wait($status); // Wait for child process to finish
}
?>

這種方法允許通過分叉子進程來并行處理任務來實現(xiàn)并發(fā),但這并不是真正的并行,因為每個進程都是獨立運行的。

限制

  • pcntl 擴展不適用于所有 PHP 設置(例如共享托管環(huán)境)。
  • 對于由于進程開銷而需要大量計算的任務來說,它并不理想。

b.使用 pthreads 進行多線程(已棄用)

pthreads 擴展允許 PHP 實現(xiàn)多線程。這提供了真正的并行性,PHP 可以在同一進程中創(chuàng)建線程。但是,從 PHP 7.4 開始,此擴展已被棄用,不再推薦。

替代方案:對于較新版本的 PHP,您應該使用更現(xiàn)代的技術,例如并行(見下文)或外部服務,例如消息隊列。


3.在 PHP 中處理并行

要在 PHP 中實現(xiàn)并行性(真正的任務同時執(zhí)行),您需要多處理或多線程功能。 PHP 在語言級別上沒有對此的內置支持,但是有外部庫和工具可以讓您實現(xiàn)并行性。

a.使用并行擴展(推薦 PHP 7.2)

并行擴展是 PHP 中多線程的現(xiàn)代解決方案。它允許 PHP 腳本創(chuàng)建并行任務并在不同的 CPU 核心上同時執(zhí)行它們。

示例

<?php
if (pcntl_fork() == -1) {
    die('Could not fork');
} elseif ($pid == 0) {
    // Child process logic
    echo "Child process\n";
    exit;
} else {
    // Parent process logic
    echo "Parent process\n";
    pcntl_wait($status); // Wait for child process to finish
}
?>

這允許您利用多核處理器并行運行任務。并行擴展比 pthread 更高效、更易于使用。

優(yōu)點

  • 它提供了與現(xiàn)代 PHP 版本真正的并行性。
  • 用于并行執(zhí)行和線程之間通信的簡單 API。

限制

  • 并行擴展并非在所有 PHP 環(huán)境中都可用。
  • 它主要是為命令行 PHP 設計的,可能無法很好地處理 Web 請求。

b.使用外部工具實現(xiàn)并行

  • Gearman:Gearman 是一個作業(yè)服務器,可以將任務分配給多個工作人員。這允許 PHP 應用程序將任務卸載到多臺機器或進程,從而提供并發(fā)性和并行性。 Gearman 非常適合可以異步分發(fā)和處理的作業(yè)。

  • RabbitMQ:像 RabbitMQ 這樣的消息代理可以幫助在多個工作人員之間分配任務。通過將任務發(fā)送到隊列,不同的worker可以同時處理任務。當任務可以彼此獨立執(zhí)行時,這是一個很好的解決方案。

  • ReactPHP 和 Swoole:對于事件驅動的并發(fā),可以使用 ReactPHPSwoole 等庫來處理異步任務。 ReactPHP 允許非阻塞 I/O 操作,這可以使應用程序中的并發(fā)請求更加高效。 Swoole 提供基于協(xié)程的并行性,允許 PHP 管理多個執(zhí)行線程。


4.管理并發(fā) I/O(非阻塞)

PHP 應用程序中經常需要并發(fā)的關鍵領域之一是 I/O 密集型任務,例如數(shù)據(jù)庫查詢、API 調用或讀/寫文件。對于非阻塞 I/O,我們可以使用:

a. ReactPHP

ReactPHP 是一個低級庫,允許您無阻塞地處理異步 I/O 操作。它使用事件循環(huán)來同時處理多個任務,而不需要額外的線程或進程。

示例

<?php
if (pcntl_fork() == -1) {
    die('Could not fork');
} elseif ($pid == 0) {
    // Child process logic
    echo "Child process\n";
    exit;
} else {
    // Parent process logic
    echo "Parent process\n";
    pcntl_wait($status); // Wait for child process to finish
}
?>

在此示例中,ReactPHP 允許并發(fā)處理 HTTP 請求,而不會阻塞主執(zhí)行。

b.斯沃爾

Swoole 是一個基于協(xié)程的高性能 PHP 擴展,提供異步、并行和協(xié)程功能。它旨在并發(fā)和并行處理任務,使其成為需要同時處理大量請求的 PHP 應用程序的絕佳選擇。


5. PHP 中并發(fā)性和并行性的注意事項

雖然 PHP 本身并不是為處理并發(fā)和并行而構建的,但這些技術和庫可以幫助您同時或并行管理多個任務。以下是在 PHP 中處理并發(fā)和并行性時的一些注意事項:

  • 資源管理:處理并發(fā)和并行通常需要更多內存和CPU資源,因此您應該密切監(jiān)控應用程序的資源使用情況。
  • 錯誤處理:管理并發(fā)或并行進程中的錯誤可能很棘手。確保在每個進程或線程中正確處理異常和錯誤。
  • 數(shù)據(jù)庫連接:如果您的并行任務涉及數(shù)據(jù)庫查詢,請確保每個進程/線程都有自己的數(shù)據(jù)庫連接或使用連接池來避免爭用。
  • 環(huán)境:某些并發(fā)和并行技術(例如并行擴展、pcntl 等)可能無法在執(zhí)行時間或內存有限的 Web 服務器(例如共享托管)中工作。這些工具通常更適合基于 CLI 的 PHP 應用程序。

結論

在 PHP 中處理

并發(fā)并行 需要了解 PHP 如何處理多個進程和線程。通過使用 pcntl、parallel 等擴展或 ReactPHPSwoole 等庫,開發(fā)人員可以并發(fā)或并行處理多個任務,從而提高 I/O 密集型和 CPU 性能綁定任務。

選擇正確的工具取決于您的應用程序的需求,例如您是否正在處理 I/O 密集型任務(ReactPHP 或 Swoole),或者是否需要跨多個 CPU 核心處理任務(使用并行或 pcntl) .

以上是處理 PHP 應用程序中的并發(fā)和并行:技術和工具的詳細內容。更多信息請關注PHP中文網(wǎng)其他相關文章!

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