PHP性能优化利器：生成器 yield理解

柔情只为你懂 2024-04-17 05:34 38阅读 0赞

如果是做Python或者其他语言的小伙伴，对于生成器应该不陌生。但很多PHP开发者或许都不知道生成器这个功能，可能是因为生成器是PHP 5.5.0才引入的功能，也可以是生成器作用不是很明显。但是，生成器功能的确非常有用。

## 优点 ##

直接讲概念估计你听完还是一头雾水，所以我们先来说说优点，也许能勾起你的兴趣。那么生成器有哪些优点，如下：

*  生成器会对PHP应用的性能有非常大的影响
 *  PHP代码运行时节省大量的内存
 *  比较适合计算大量的数据

那么，这些神奇的功能究竟是如何做到的？我们先来举个例子。

## 概念引入 ##

首先，放下生成器概念的包袱，来看一个简单的PHP函数：

function createRange($number){
 $data = [];
 for($i=0;$i<$number;$i++){
 $data[] = time();
 }
 return $data;
 }

这是一个非常常见的PHP函数，我们在处理一些数组的时候经常会使用。这里的代码也非常简单：

1.  我们创建一个函数。
2.  函数内包含一个`for`循环，我们循环的把当前时间放到`$data`里面
3.  `for`循环执行完毕，把`$data`返回出去。

下面没完，我们继续。我们再写一个函数，把这个函数的返回值循环打印出来：

$result = createRange(10); // 这里调用上面我们创建的函数
 foreach($result as $value){
 sleep(1);//这里停顿1秒，我们后续有用
 echo $value.' ';
 }

我们在浏览器里面看一下运行结果：

![图片描述][format_png]

这里非常完美，没有任何问题。（当然`sleep(1)`效果你们看不出来）

## 思考一个问题 ##

我们注意到，在调用函数`createRange`的时候给`$number`的传值是10，一个很小的数字。假设，现在传递一个值`10000000`（1000万）。

那么，在函数`createRange`里面，`for`循环就需要执行`1000`万次。且有`1000`万个值被放到`$data`里面，而`$data`数组在是被放在内存内。所以，在调用函数时候会占用大量内存。

这里，生成器就可以大显身手了。

## 创建生成器 ##

我们直接修改代码，你们注意观察：

function createRange($number){
 for($i=0;$i<$number;$i++){
 yield time();
 }
 }

看下这段和刚刚很像的代码，我们删除了数组`$data`，而且也没有返回任何内容，而是在`time()`之前使用了一个关键字`yield`

## 使用生成器 ##

我们再运行一下第二段代码：

$result = createRange(10); // 这里调用上面我们创建的函数
 foreach($result as $value){
 sleep(1);
 echo $value.' ';
 }

![图片描述][format_png 1]

我们奇迹般的发现了，输出的值和第一次没有使用生成器的不一样。这里的值（时间戳）中间间隔了1秒。

这里的间隔一秒其实就是`sleep(1)`造成的后果。但是为什么第一次没有间隔？那是因为：

*  未使用生成器时：`createRange`函数内的`for`循环结果被很快放到`$data`中，并且立即返回。所以，`foreach`循环的是一个固定的数组。
 *  使用生成器时：`createRange`的值不是一次性快速生成，而是依赖于`foreach`循环。`foreach`循环一次，`for`执行一次。

到这里，你应该对生成器有点儿头绪。

## 深入理解生成器 ##

### 代码剖析 ###

下面我们来对于刚刚的代码进行剖析。

我们来还原一下代码执行过程。

1.  首先调用`createRange`函数，传入参数`10`，但是`for`值执行了一次然后停止了，并且告诉`foreach`第一次循环可以用的值。
2.  `foreach`开始对`$result`循环，进来首先`sleep(1)`，然后开始使用`for`给的一个值执行输出。
3.  `foreach`准备第二次循环，开始第二次循环之前，它向`for`循环又请求了一次。
4.  `for`循环于是又执行了一次，将生成的时间戳告诉`foreach`.
5.  `foreach`拿到第二个值，并且输出。由于`foreach`中`sleep(1)`，所以，`for`循环延迟了1秒生成当前时间

所以，整个代码执行中，始终只有一个记录值参与循环，内存中也只有一条信息。

无论开始传入的`$number`有多大，由于并不会立即生成所有结果集，所以内存始终是一条循环的值。

### 概念理解 ###

到这里，你应该已经大概理解什么是生成器了。下面我们来说下生成器原理。

首先明确一个概念：**生成器yield关键字不是返回值，他的专业术语叫产出值，只是生成一个值**

那么代码中`foreach`循环的是什么？其实是PHP在使用生成器的时候，会返回一个`Generator`类的对象。`foreach`可以对该对象进行迭代，每一次迭代，PHP会通过`Generator`实例计算出下一次需要迭代的值。这样`foreach`就知道下一次需要迭代的值了。

而且，在运行中`for`循环执行后，会立即停止。等待`foreach`下次循环时候再次和`for`索要下次的值的时候，`for`循环才会再执行一次，然后立即再次停止。直到不满足条件不执行结束。

## 实际开发应用 ##

很多PHP开发者不了解生成器，其实主要是不了解应用领域。那么，生成器在实际开发中有哪些应用？

### 读取超大文件 ###

PHP开发很多时候都要读取大文件，比如csv文件、text文件，或者一些日志文件。这些文件如果很大，比如5个G。这时，直接一次性把所有的内容读取到内存中计算不太现实。

这里生成器就可以派上用场啦。简单看个例子：读取text文件

![图片描述][format_png 2]

我们创建一个text文本文档，并在其中输入几行文字，示范读取。

<?php
 header("content-type:text/html;charset=utf-8");
 function readTxt()
 {
 # code...
 $handle = fopen("./test.txt", 'rb');
 
 while (feof($handle)===false) {
 # code...
 yield fgets($handle);
 }
 
 fclose($handle);
 }
 
 foreach (readTxt() as $key => $value) {
 # code...
 echo $value.' ';
 }

![图片描述][format_png 3]

通过上图的输出结果我们可以看出代码完全正常。

但是，背后的代码执行规则却一点儿也不一样。使用生成器读取文件，第一次读取了第一行，第二次读取了第二行，以此类推，**每次被加载到内存中的文字只有一行**，大大的减小了内存的使用。

这样，即使读取上G的文本也不用担心，完全可以像读取很小文件一样编写代码。

** 百万级别的访问量**

yield生成器是php5.5之后出现的，yield提供了一种更容易的方法来实现简单的迭代对象，相比较定义类实现 Iterator 接口的方式，性能开销和复杂性大大降低。

yield生成器允许你 在 foreach 代码块中写代码来迭代一组数据而不需要在内存中创建一个数组。

使用示例：

/** 
 * 计算平方数列 
 * @param $start 
 * @param $stop 
 * @return Generator 
 */ 
 function squares($start, $stop) { 
 if ($start < $stop) { 
 for ($i = $start; $i <= $stop; $i++) { 
 yield $i => $i * $i; 
 } 
 } 
 else { 
 for ($i = $start; $i >= $stop; $i--) { 
 yield $i => $i * $i; //迭代生成数组： 键=》值 
 } 
 } 
 } 
 foreach (squares(3, 15) as $n => $square) { 
 echo $n . ‘squared is‘ . $square . ‘ ‘; 
 } 
 输出： 
 3 squared is 9 
 4 squared is 16 
 5 squared is 25 
 ...

示例2：

//对某一数组进行加权处理 
 $numbers = array(‘nike‘ => 200, ‘jordan‘ => 500, ‘adiads‘ => 800); 
 
 //通常方法，如果是百万级别的访问量，这种方法会占用极大内存 
 function rand_weight($numbers) 
 { 
 $total = 0; 
 foreach ($numbers as $number => $weight) { 
 $total += $weight; 
 $distribution[$number] = $total; 
 } 
 $rand = mt_rand(0, $total-1); 
 
 foreach ($distribution as $num => $weight) { 
 if ($rand < $weight) return $num; 
 } 
 } 
 
 //改用yield生成器 
 function mt_rand_weight($numbers) { 
 $total = 0; 
 foreach ($numbers as $number => $weight) { 
 $total += $weight; 
 yield $number => $total; 
 } 
 } 
 
 function mt_rand_generator($numbers) 
 { 
 $total = array_sum($numbers); 
 $rand = mt_rand(0, $total -1); 
 foreach (mt_rand_weight($numbers) as $num => $weight) { 
 if ($rand < $weight) return $num; 
 } 
 }

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