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PHP中怎么实现协程

今天就跟大家聊聊有关PHP中怎么实现协程，可能很多人都不太了解，为了让大家更加了解，小编给大家总结了以下内容，希望大家根据这篇文章可以有所收获。

主要从事网页设计、PC网站建设（电脑版网站建设）、wap网站建设（手机版网站建设）、响应式网站开发、程序开发、微网站、微信平台小程序开发等，凭借多年来在互联网的打拼，我们在互联网网站建设行业积累了丰富的成都网站设计、网站制作、网络营销经验，集策划、开发、设计、营销、管理等多方位专业化运作于一体，具备承接不同规模与类型的建设项目的能力。

多进程/线程

最早的服务器端程序都是通过多进程、多线程来解决并发IO的问题。进程模型出现的最早，从Unix  系统诞生就开始有了进程的概念。最早的服务器端程序一般都是 Accept  一个客户端连接就创建一个进程，然后子进程进入循环同步阻塞地与客户端连接进行交互，收发处理数据。

多线程模式出现要晚一些，线程与进程相比更轻量，而且线程之间共享内存堆栈，所以不同的线程之间交互非常容易实现。比如实现一个聊天室，客户端连接之间可以交互，聊天室中的玩家可以任意的其他人发消息。用多线程模式实现非常简单，线程中可以直接向某一个客户端连接发送数据。而多进程模式就要用到管道、消息队列、共享内存等等统称进程间通信（IPC）复杂的技术才能实现。

最简单的多进程服务端模型

$serv = stream_socket_server("tcp://0.0.0.0:8000", $errno, $errstr) 
or die("Create server failed");while(1) {
$conn = stream_socket_accept($serv);if (pcntl_fork() == 0) {
$request = fread($conn);// do something
// $response = "hello world";
fwrite($response);
fclose($conn);exit(0);
}
}

多进程/线程模型的流程是：

创建一个 socket，绑定服务器端口（bind），监听端口（listen），在 PHP 中用 stream_socket_server 一个函数就能完成上面 3 个步骤，当然也可以使用更底层的sockets 扩展分别实现。

进入 while 循环，阻塞在 accept 操作上，等待客户端连接进入。此时程序会进入睡眠状态，直到有新的客户端发起 connect 到服务器，操作系统会唤醒此进程。accept 函数返回客户端连接的 socket 主进程在多进程模型下通过 fork（php: pcntl_fork）创建子进程，多线程模型下使用 pthread_create（php: new Thread）创建子线程。

下文如无特殊声明将使用进程同时表示进程/线程。

子进程创建成功后进入 while 循环，阻塞在 recv（php:fread）调用上，等待客户端向服务器发送数据。收到数据后服务器程序进行处理然后使用 send（php: fwrite）向客户端发送响应。长连接的服务会持续与客户端交互，而短连接服务一般收到响应就会 close。

当客户端连接关闭时，子进程退出并销毁所有资源，主进程会回收掉此子进程。

PHP中怎么实现协程

这种模式***的问题是，进程创建和销毁的开销很大。所以上面的模式没办法应用于非常繁忙的服务器程序。对应的改进版解决了此问题，这就是经典的 Leader-Follower 模型。

$serv = stream_socket_server("tcp://0.0.0.0:8000", $errno, $errstr) 
or die("Create server failed");for($i = 0; $i < 32; $i++) {if (pcntl_fork() == 0) {while(1) {
            $conn = stream_socket_accept($serv);if ($conn == false) continue;// do something$request = fread($conn);// $response = "hello world";fwrite($response);
            fclose($conn);
        }exit(0);
    }
}

它的特点是程序启动后就会创建 N 个进程。每个子进程进入 Accept，等待新的连接进入。当客户端连接到服务器时，其中一个子进程会被唤醒，开始处理客户端请求，并且不再接受新的 TCP 连接。当此连接关闭时，子进程会释放，重新进入 Accept，参与处理新的连接。

这个模型的优势是完全可以复用进程，没有额外消耗，性能非常好。很多常见的服务器程序都是基于此模型的，比如 Apache、PHP-FPM。

多进程模型也有一些缺点。

这种模型严重依赖进程的数量解决并发问题，一个客户端连接就需要占用一个进程，工作进程的数量有多少，并发处理能力就有多少。操作系统可以创建的进程数量是有限的。

启动大量进程会带来额外的进程调度消耗。数百个进程时可能进程上下文切换调度消耗占 CPU 不到 1% 可以忽略不计，如果启动数千甚至数万个进程，消耗就会直线上升。调度消耗可能占到 CPU 的百分之几十甚至 100%。

并行和并发

谈到多进程以及类似同时执行多个任务的模型，就不得不先谈谈并行和并发。

并发（Concurrency）

是指能处理多个同时活动的能力，并发事件之间不一定要同一时刻发生。

并行（Parallesim）

是指同时刻发生的两个并发事件，具有并发的含义，但并发不一定并行。

区别

  • 『并发』指的是程序的结构，『并行』指的是程序运行时的状态

  • 『并行』一定是并发的，『并行』是『并发』设计的一种

  • 单线程永远无法达到『并行』状态

正确的并发设计的标准是：

使多个操作可以在重叠的时间段内进行。
two tasks can start, run, and complete in overlapping time periods

参考：

  • http://www.vaikan.com/docs/Concurrency-is-not-Parallelism

  • https://talks.golang.org/2012/waza.slide

迭代器 & 生成器

在了解 PHP 协程前，还有 迭代器 和 生成器 这两个概念需要先认识一下。

迭代器

PHP5 开始内置了 Iterator 即迭代器接口，所以如果你定义了一个类，并实现了Iterator 接口，那么你的这个类对象就是 ZEND_ITER_OBJECT 即可迭代的，否则就是 ZEND_ITER_PLAIN_OBJECT。

对于 ZEND_ITER_PLAIN_OBJECT 的类，foreach 会获取该对象的默认属性数组，然后对该数组进行迭代。

而对于 ZEND_ITER_OBJECT 的类对象，则会通过调用对象实现的 Iterator 接口相关函数来进行迭代。

任何实现了 Iterator 接口的类都是可迭代的，即都可以用 foreach 语句来遍历。

Iterator 接口
interface Iterator extends Traversable {// 获取当前内部标量指向的元素的数据public mixed current() // 获取当前标量     public scalar key() // 移动到下一个标量     public void next() // 重置标量     public void rewind() // 检查当前标量是否有效     public boolean valid() }
常规实现 range 函数

PHP 自带的 range 函数原型：

range — 根据范围创建数组，包含指定的元素

array range (mixed $start , mixed $end [, number $step = 1 ])

建立一个包含指定范围单元的数组。

在不使用迭代器的情况要实现一个和 PHP 自带的 range 函数类似的功能，可能会这么写：

function range ($start, $end, $step = 1) {
    $ret = [];for ($i = $start; $i <= $end; $i += $step) {
        $ret[] = $i;
    }return $ret;
}

需要将生成的所有元素放在内存数组中，如果需要生成一个非常大的集合，则会占用巨大的内存。

迭代器实现 xrange 函数

来看看迭代实现的 range，我们叫做 xrange，他实现了 Iterator 接口必须的 5 个方法：

class Xrange implements Iterator {protected $start;protected $limit;protected $step;protected $current;public function __construct($start, $limit, $step = 1)     {$this->start = $start;$this->limit = $limit;$this->step  = $step;
    }public function rewind()     {$this->current = $this->start;
    }public function next()     {$this->current += $this->step;
    }public function current()     {return $this->current;
    }public function key()     {return $this->current + 1;
    }public function valid()     {return $this->current <= $this->limit;
    }
}

使用时代码如下：

foreach (new Xrange(0, 9) as $key => $val) {echo $key, ' ', $val, "\n";
}

输出：

0 0
1 1
2 2
3 3
4 4
5 5
6 6
7 7
8 8
9 9

看上去功能和 range() 函数所做的一致，不同点在于迭代的是一个 对象(Object) 而不是数组：

var_dump(new Xrange(0, 9));

输出：

object(Xrange)#1 (4) {
  ["start":protected]=>
  int(0)
  ["limit":protected]=>
  int(9)
  ["step":protected]=>
  int(1)
  ["current":protected]=>  NULL}

另外，内存的占用情况也完全不同：

// range$startMemory = memory_get_usage();
$arr = range(0, 500000);echo 'range(): ', memory_get_usage() - $startMemory, " bytes\n";unset($arr);// xrange$startMemory = memory_get_usage();
$arr = new Xrange(0, 500000);echo 'xrange(): ', memory_get_usage() - $startMemory, " bytes\n";

输出：

xrange(): 624 bytesrange(): 72194784 bytes

range() 函数在执行后占用了 50W 个元素内存空间，而 xrange 对象在整个迭代过程中只占用一个对象的内存。

Yii2 Query

在喜闻乐见的各种 PHP 框架里有不少生成器的实例，比如 Yii2 中用来构建 SQL 语句的 \yii\db\Query类：

$query = (new \yii\db\Query)->from('user');// yii\db\BatchQueryResultforeach ($query->batch() as $users) {// 每次循环得到多条 user 记录}

来看一下 batch() 做了什么：

/** * Starts a batch query. * * A batch query supports fetching data in batches, which can keep the memory usage under a limit. * This method will return a [[BatchQueryResult]] object which implements the [[\Iterator]] interface * and can be traversed to retrieve the data in batches. * * For example, * * * $query = (new Query)->from('user'); * foreach ($query->batch() as $rows) { *     // $rows is an array of 10 or fewer rows from user table * } * * * @param integer $batchSize the number of records to be fetched in each batch. * @param Connection $db the database connection. If not set, the "db" application component will be used. * @return BatchQueryResult the batch query result. It implements the [[\Iterator]] interface * and can be traversed to retrieve the data in batches. */public function batch($batchSize = 100, $db = null) {   return Yii::createObject([       'class' => BatchQueryResult::className(),       'query' => $this,       'batchSize' => $batchSize,       'db' => $db,       'each' => false,
   ]);
}

实际上返回了一个 BatchQueryResult 类，类的源码实现了 Iterator 接口 5 个关键方法：

class BatchQueryResult extends Object implements \Iterator {public $db;public $query;public $batchSize = 100;public $each = false;private $_dataReader;private $_batch;private $_value;private $_key;/**      * Destructor.      */public function __destruct()     {// make sure cursor is closed$this->reset();
    }/**      * Resets the batch query.      * This method will clean up the existing batch query so that a new batch query can be performed.      */public function reset()     {if ($this->_dataReader !== null) {$this->_dataReader->close();
        }$this->_dataReader = null;$this->_batch = null;$this->_value = null;$this->_key = null;
    }/**      * Resets the iterator to the initial state.      * This method is required by the interface [[\Iterator]].      */public function rewind()     {$this->reset();$this->next();
    }/**      * Moves the internal pointer to the next dataset.      * This method is required by the interface [[\Iterator]].      */public function next()     {if ($this->_batch === null || !$this->each || $this->each && next($this->_batch) === false) {$this->_batch = $this->fetchData();
            reset($this->_batch);
        }if ($this->each) {$this->_value = current($this->_batch);if ($this->query->indexBy !== null) {$this->_key = key($this->_batch);
            } elseif (key($this->_batch) !== null) {$this->_key++;
            } else {$this->_key = null;
            }
        } else {$this->_value = $this->_batch;$this->_key = $this->_key === null ? 0 : $this->_key + 1;
        }
    }/**      * Fetches the next batch of data.      * @return array the data fetched      */protected function fetchData()     {// ...}/**      * Returns the index of the current dataset.      * This method is required by the interface [[\Iterator]].      * @return integer the index of the current row.      */public function key()     {return $this->_key;
    }/**      * Returns the current dataset.      * This method is required by the interface [[\Iterator]].      * @return mixed the current dataset.      */public function current()     {return $this->_value;
    }/**      * Returns whether there is a valid dataset at the current position.      * This method is required by the interface [[\Iterator]].      * @return boolean whether there is a valid dataset at the current position.      */public function valid()     {return !empty($this->_batch);
    }
}

以迭代器的方式实现了类似分页取的效果，同时避免了一次性取出所有数据占用太多的内存空间。

迭代器使用场景

  • 使用返回迭代器的包或库时（如 PHP5 中的 SPL 迭代器）

  • 无法在一次调用获取所需的所有元素时

  • 要处理数量巨大的元素时（数据库中要处理的结果集内容超过内存）

  • …

生成器

需要 PHP 5 >= 5.5.0 或 PHP 7

虽然迭代器仅需继承接口即可实现，但毕竟需要定义一整个类然后实现接口的所有方法，实在是不怎么方便。

生成器则提供了一种更简单的方式来实现简单的对象迭代，相比定义类来实现 Iterator 接口的方式，性能开销和复杂度大大降低。

PHP Manual

生成器允许在 foreach 代码块中迭代一组数据而不需要创建任何数组。一个生成器函数，就像一个普通的有返回值的自定义函数类似，但普通函数只返回一次, 而生成器可以根据需要通过 yield 关键字返回多次，以便连续生成需要迭代返回的值。

一个最简单的例子就是使用生成器来重新实现 xrange() 函数。效果和上面我们用迭代器实现的差不多，但实现起来要简单的多。

生成器实现 xrange 函数
function xrange($start, $limit, $step = 1) {for ($i = 0; $i < $limit; $i += $step) { yield $i + 1 => $i;
    }
}foreach (xrange(0, 9) as $key => $val) {
    printf("%d %d \n", $key, $val);
}// 输出// 1 0// 2 1// 3 2// 4 3// 5 4// 6 5// 7 6// 8 7// 9 8

实际上生成器生成的正是一个迭代器对象实例，该迭代器对象继承了 Iterator 接口，同时也包含了生成器对象自有的接口，具体可以参考 Generator 类的定义以及语法参考。

同时需要注意的是：

一个生成器不可以返回值，这样做会产生一个编译错误。然而 return 空是一个有效的语法并且它将会终止生成器继续执行。

yield 关键字

需要注意的是 yield 关键字，这是生成器的关键。通过上面的例子可以看出，yield 会将当前产生的值传递给 foreach，换句话说，foreach 每一次迭代过程都会从 yield 处取一个值，直到整个遍历过程不再能执行到 yield 时遍历结束，此时生成器函数简单的退出，而调用生成器的上层代码还可以继续执行，就像一个数组已经被遍历完了。

yield 最简单的调用形式看起来像一个 return 申明，不同的是 yield 暂停当前过程的执行并返回值，而 return 是中断当前过程并返回值。暂停当前过程，意味着将处理权转交由上一级继续进行，直到上一级再次调用被暂停的过程，该过程又会从上一次暂停的位置继续执行。这像是什么呢？如果之前已经在鸟哥的文章中粗略看过，应该知道这很像操作系统的进程调度，多个进程在一个 CPU 核心上执行，在系统调度下每一个进程执行一段指令就被暂停，切换到下一个进程，这样外部用户看起来就像是同时在执行多个任务。

但仅仅如此还不够，yield 除了可以返回值以外，还能接收值，也就是可以在两个层级间实现双向通信。

来看看如何传递一个值给 yield：

function printer() {while (true) {
        printf("receive: %s\n", yield);
    }
}
$printer = printer();
$printer->send('hello');
$printer->send('world');// 输出receive: hello
receive: world

根据 PHP 官方文档的描述可以知道 Generator 对象除了实现 Iterator 接口中的必要方法以外，还有一个 send 方法，这个方法就是向 yield 语句处传递一个值，同时从 yield 语句处继续执行，直至再次遇到 yield 后控制权回到外部。

既然 yield 可以在其位置中断并返回或者接收一个值，那能不能同时进行接收和返回呢？当然，这也是实现协程的根本。对上述代码做出修改：

function printer() {
    $i = 0;while (true) {
        printf("receive: %s\n", (yield ++$i));
    }
}
$printer = printer();
printf("%d\n", $printer->current());
$printer->send('hello');
printf("%d\n", $printer->current());
$printer->send('world');
printf("%d\n", $printer->current());// 输出1receive: hello2receive: world3

这是另一个例子：

function gen() {
    $ret = (yield 'yield1');
    var_dump($ret);
    $ret = (yield 'yield2');
    var_dump($ret);
}

$gen = gen();
var_dump($gen->current());    // string(6) "yield1"var_dump($gen->send('ret1')); // string(4) "ret1"   (***个 var_dump)  // string(6) "yield2" (继续执行到第二个 yield，吐出了返回值)var_dump($gen->send('ret2')); // string(4) "ret2"   (第二个 var_dump)  // NULL (var_dump 之后没有其他语句，所以这次 ->send() 的返回值为 null)

current 方法是迭代器 Iterator 接口必要的方法，foreach 语句每一次迭代都会通过其获取当前值，而后调用迭代器的 next 方法。在上述例子里则是手动调用了 current 方法获取值。

上述例子已经足以表示 yield 能够作为实现双向通信的工具，也就是具备了后续实现协程的基本条件。

上面的例子如果***次接触并稍加思考，不免会疑惑为什么一个 yield 既是语句又是表达式，而且这两种情况还同时存在：

  • 对于所有在生成器函数中出现的 yield，首先它都是语句，而跟在 yield 后面的任何表达式的值将作为调用生成器函数的返回值，如果 yield 后面没有任何表达式（变量、常量都是表达式），那么它会返回 NULL，这一点和 return 语句一致。

  • yield 也是表达式，它的值就是 send 函数传过来的值（相当于一个特殊变量，只不过赋值是通过 send 函数进行的）。只要调用send方法，并且生成器对象的迭代并未终结，那么当前位置的 yield 就会得到 send 方法传递过来的值，这和生成器函数有没有把这个值赋值给某个变量没有任何关系。

这个地方可能需要仔细品味上面两个 send() 方法的例子才能理解。但可以简单的记住：

任何时候 yield 关键词即是语句：可以为生成器函数返回值；也是表达式：可以接收生成器对象发过来的值。

除了 send() 方法，还有一种控制生成器执行的方法是 next() 函数：

  • Next()，恢复生成器函数的执行直到下一个 yield

  • Send()，向生成器传入一个值，恢复执行直到下一个 yield

协程

对于单核处理器，多进程实现多任务的原理是让操作系统给一个任务每次分配一定的 CPU 时间片，然后中断、让下一个任务执行一定的时间片接着再中断并继续执行下一个，如此反复。由于切换执行任务的速度非常快，给外部用户的感受就是多个任务的执行是同时进行的。

多进程的调度是由操作系统来实现的，进程自身不能控制自己何时被调度，也就是说：

进程的调度是由外层调度器抢占式实现的

而协程要求当前正在运行的任务自动把控制权回传给调度器，这样就可以继续运行其他任务。这与『抢占式』的多任务正好相反,  抢占多任务的调度器可以强制中断正在运行的任务, 不管它自己有没有意愿。『协作式多任务』在 Windows 的早期版本 (windows95) 和  Mac OS 中有使用,  不过它们后来都切换到『抢占式多任务』了。理由相当明确：如果仅依靠程序自动交出控制的话，那么一些恶意程序将会很容易占用全部 CPU  时间而不与其他任务共享。

协程的调度是由协程自身主动让出控制权到外层调度器实现的

回到刚才生成器实现 xrange 函数的例子，整个执行过程的交替可以用下图来表示：

PHP中怎么实现协程

协程可以理解为纯用户态的线程，通过协作而不是抢占来进行任务切换。相对于进程或者线程，协程所有的操作都可以在用户态而非操作系统内核态完成，创建和切换的消耗非常低。

简单的说 Coroutine（协程） 就是提供一种方法来中断当前任务的执行，保存当前的局部变量，下次再过来又可以恢复当前局部变量继续执行。

我们可以把大任务拆分成多个小任务轮流执行，如果有某个小任务在等待系统 IO，就跳过它，执行下一个小任务，这样往复调度，实现了 IO 操作和 CPU 计算的并行执行，总体上就提升了任务的执行效率，这也便是协程的意义。

PHP 协程和 yield

PHP 从 5.5 开始支持生成器及 yield 关键字，而 PHP 协程则由 yield 来实现。

要理解协程，首先要理解：代码是代码，函数是函数。函数包裹的代码赋予了这段代码附加的意义：不管是否显式的指明返回值，当函数内的代码块执行完后都会返回到调用层。而当调用层调用某个函数的时候，必须等这个函数返回，当前函数才能继续执行，这就构成了后进先出，也就是 Stack。

而协程包裹的代码，不是函数，不完全遵守函数的附加意义，协程执行到某个点，协会协程会 yield返回一个值然后挂起，而不是 return 一个值然后结束，当再次调用协程的时候，会在上次 yield 的点继续执行。

所以协程违背了通常操作系统和 x86 的 CPU 认定的代码执行方式，也就是 Stack 的这种执行方式，需要运行环境（比如 php，python 的 yield 和 golang 的 goroutine）自己调度，来实现任务的中断和恢复，具体到 PHP，就是靠 yield 来实现。

堆栈式调用 和 协程调用的对比：

PHP中怎么实现协程

结合之前的例子，可以总结一下 yield 能做的就是：

  • 实现不同任务间的主动让位、让行，把控制权交回给任务调度器。

  • 通过 send() 实现不同任务间的双向通信，也就可以实现任务和调度器之间的通信。

yield 就是 PHP 实现协程的方式。

协程多任务调度

下面是雄文 Cooperative multitasking using coroutines (in PHP!) 里一个简单但完整的例子，来展示如何具体的在 PHP 里实现协程任务的调度。

首先是一个任务类：

Task

class Task {// 任务 IDprotected $taskId;// 协程对象protected $coroutine;// send() 值protected $sendVal = null;// 是否*** yieldprotected $beforeFirstYield = true;public function __construct($taskId, Generator $coroutine) {$this->taskId = $taskId;$this->coroutine = $coroutine;
    }public function getTaskId() {return $this->taskId;
    }public function setSendValue($sendVal) {$this->sendVal = $sendVal;
    }public function run() {// 如之前提到的在send之前, 当迭代器被创建后***次 yield 之前，一个 renwind() 方法会被隐式调用// 所以实际上发生的应该类似:// $this->coroutine->rewind();// $this->coroutine->send();// 这样 renwind 的执行将会导致***个 yield 被执行, 并且忽略了他的返回值.// 真正当我们调用 yield 的时候, 我们得到的是第二个yield的值，导致***个yield的值被忽略。// 所以这个加上一个是否***次 yield 的判断来避免这个问题if ($this->beforeFirstYield) {$this->beforeFirstYield = false;return $this->coroutine->current();
        } else {
            $retval = $this->coroutine->send($this->sendVal);$this->sendVal = null;return $retval;
        }
    }public function isFinished() {return !$this->coroutine->valid();
    }
}

接下来是调度器，比 foreach 是要复杂一点，但好歹也能算个正儿八经的 Scheduler :)

Scheduler

class Scheduler {protected $maxTaskId = 0;protected $taskMap = []; // taskId => taskprotected $taskQueue;public function __construct() {$this->taskQueue = new SplQueue();
    }// （使用下一个空闲的任务id）创建一个新任务,然后把这个任务放入任务map数组里. 接着它通过把任务放入任务队列里来实现对任务的调度. 接着run()方法扫描任务队列, 运行任务.如果一个任务结束了, 那么它将从队列里删除, 否则它将在队列的末尾再次被调度。public function newTask(Generator $coroutine) {
        $tid = ++$this->maxTaskId;
        $task = new Task($tid, $coroutine);$this->taskMap[$tid] = $task;$this->schedule($task);return $tid;
    }public function schedule(Task $task) {// 任务入队$this->queue->enqueue($task);
    }public function run() {while (!$this->queue->isEmpty()) {// 任务出队$task = $this->queue->dequeue();
            $task->run();if ($task->isFinished()) {unset($this->taskMap[$task->getTaskId()]);
            } else {$this->schedule($task);
            }
        }
    }
}

队列可以使每个任务获得同等的 CPU 使用时间，

Demo

function task1() {for ($i = 1; $i <= 10; ++$i) {echo "This is task 1 iteration $i.\n";yield;
    }
}function task2() {for ($i = 1; $i <= 5; ++$i) {echo "This is task 2 iteration $i.\n";yield;
    }
}

$scheduler = new Scheduler;

$scheduler->newTask(task1());
$scheduler->newTask(task2());

$scheduler->run();

输出：

This is task 1 iteration 1.This is task 2 iteration 1.This is task 1 iteration 2.This is task 2 iteration 2.This is task 1 iteration 3.This is task 2 iteration 3.This is task 1 iteration 4.This is task 2 iteration 4.This is task 1 iteration 5.This is task 2 iteration 5.This is task 1 iteration 6.This is task 1 iteration 7.This is task 1 iteration 8.This is task 1 iteration 9.This is task 1 iteration 10.

结果正是我们期待的，最初的 5 次迭代，两个任务是交替进行的，而在第二个任务结束后，只有***个任务继续执行到结束。

协程非阻塞 IO

若想真正的发挥出协程的作用，那一定是在一些涉及到阻塞 IO 的场景，我们都知道 Web 服务器最耗时的部分通常都是 socket  读取数据等操作上，如果进程对每个请求都挂起的等待 IO 操作，那处理效率就太低了，接下来我们看个支持非阻塞 IO 的 Scheduler：

 taskprotected $queue;// resourceID => [socket, tasks]protected $waitingForRead = [];protected $waitingForWrite = [];public function __construct() {// SPL 队列$this->queue = new SplQueue();
    }public function newTask(Generator $coroutine) {
        $tid = ++$this->maxTaskId;
        $task = new Task($tid, $coroutine);$this->tasks[$tid] = $task;$this->schedule($task);return $tid;
    }public function schedule(Task $task) {// 任务入队$this->queue->enqueue($task);
    }public function run() {while (!$this->queue->isEmpty()) {// 任务出队$task = $this->queue->dequeue();
            $task->run();if ($task->isFinished()) {unset($this->tasks[$task->getTaskId()]);
            } else {$this->schedule($task);
            }
        }
    }public function waitForRead($socket, Task $task)     {if (isset($this->waitingForRead[(int)$socket])) {$this->waitingForRead[(int)$socket][1][] = $task;
        } else {$this->waitingForRead[(int)$socket] = [$socket, [$task]];
        }
    }public function waitForWrite($socket, Task $task)     {if (isset($this->waitingForWrite[(int)$socket])) {$this->waitingForWrite[(int)$socket][1][] = $task;
        } else {$this->waitingForWrite[(int)$socket] = [$socket, [$task]];
        }
    }/**      * @param $timeout 0 represent      */protected function ioPoll($timeout)     {
        $rSocks = [];foreach ($this->waitingForRead as list($socket)) {
            $rSocks[] = $socket;
        }
        $wSocks = [];foreach ($this->waitingForWrite as list($socket)) {
            $wSocks[] = $socket;
        }
        $eSocks = [];// $timeout 为 0 时, stream_select 为立即返回，为 null 时则会阻塞的等，见 http://php.net/manual/zh/function.stream-select.phpif (!@stream_select($rSocks, $wSocks, $eSocks, $timeout)) {return;
        }foreach ($rSocks as $socket) {list(, $tasks) = $this->waitingForRead[(int)$socket];unset($this->waitingForRead[(int)$socket]);foreach ($tasks as $task) {$this->schedule($task);
            }
        }foreach ($wSocks as $socket) {list(, $tasks) = $this->waitingForWrite[(int)$socket];unset($this->waitingForWrite[(int)$socket]);foreach ($tasks as $task) {$this->schedule($task);
            }
        }
    }/**      * 检查队列是否为空，若为空则挂起的执行 stream_select，否则检查完 IO 状态立即返回，详见 ioPoll()      * 作为任务加入队列后，由于 while true，会被一直重复的加入任务队列，实现每次任务前检查 IO 状态      * @return Generator object for newTask      *      */protected function ioPollTask()     {while (true) {if ($this->taskQueue->isEmpty()) {$this->ioPoll(null);
            } else {$this->ioPoll(0);
            }yield;
        }
    }/**      * $scheduler = new Scheduler;      * $scheduler->newTask(Web Server Generator);      * $scheduler->withIoPoll()->run();      *      * 新建 Web Server 任务后先执行 withIoPoll() 将 ioPollTask() 作为任务入队      *       * @return $this      */public function withIoPoll()     {$this->newTask($this->ioPollTask());return $this;
    }
}

这个版本的 Scheduler 里加入一个永不退出的任务，并且通过 stream_select 支持的特性来实现快速的来回检查各个任务的 IO 状态，只有 IO 完成的任务才会继续执行，而 IO 还未完成的任务则会跳过，完整的代码和例子可以戳这里。

也就是说任务交替执行的过程中，一旦遇到需要 IO 的部分，调度器就会把 CPU 时间分配给不需要 IO 的任务，等到当前任务遇到 IO 或者之前的任务 IO 结束才再次调度 CPU 时间，以此实现 CPU 和 IO 并行来提升执行效率，类似下图：

PHP中怎么实现协程

单任务改造

如果想将一个单进程任务改造成并发执行，我们可以选择改造成多进程或者协程：

  • 多进程，不改变任务执行的整体过程，在一个时间段内同时执行多个相同的代码段，调度权在 CPU，如果一个任务能独占一个 CPU 则可以实现并行。

  • 协程，把原有任务拆分成多个小任务，原有任务的执行流程被改变，调度权在进程自己，如果有 IO 并且可以实现异步，则可以实现并行。

多进程改造

PHP中怎么实现协程

协程改造

PHP中怎么实现协程

协程（Coroutines）和 Go 协程（Goroutines）

PHP 的协程或者其他语言中，比如 Python、Lua 等都有协程的概念，和 Go 协程有些相似，不过有两点不同：

  • Go 协程意味着并行（或者可以以并行的方式部署，可以用 runtime.GOMAXPROCS() 指定可同时使用的 CPU 个数），协程一般来说只是并发。

  • Go 协程通过通道 channel 来通信；协程通过 yield 让出和恢复操作来通信。

Go 协程比普通协程更强大，也很容易从协程的逻辑复用到 Go 协程，而且在 Go 的开发中也使用的极为普遍，有兴趣的话可以了解一下作为对比。

看完上述内容，你们对PHP中怎么实现协程有进一步的了解吗？如果还想了解更多知识或者相关内容，请关注创新互联行业资讯频道，感谢大家的支持。


网站题目：PHP中怎么实现协程
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