PHP 性能分析与实验（二）——PHP 性能的微观分析

摘要：性能分析与实验性能的宏观分析在上一篇文章中，我们从是解释性语言动态语言和底层实现等三个方面，探讨了性能的问题。在开始分析之前，我们得掌握一些与性能分析相关的函数。二性能分析则下面我们根据小程序来验证一些常见的性能差别。

【编者按】此前，阅读过了很多关于 PHP 性能分析的文章，不过写的都是一条一条的规则，而且，这些规则并没有上下文，也没有明确的实验来体现出这些规则的优势，同时讨论的也侧重于一些语法要点。本文就改变 PHP 性能分析的角度，并通过实例来分析出 PHP 的性能方面需要注意和改进的点。

PHP 性能分析与实验——性能的宏观分析

在上一篇文章中，我们从 PHP 是解释性语言、动态语言和底层实现等三个方面，探讨了 PHP 性能的问题。本文就深入到 PHP 的微观层面，我们来了解 PHP 在使用和编写代码过程中，性能方面，可能需要注意和提升的地方。

在开始分析之前，我们得掌握一些与性能分析相关的函数。这些函数让我们对程序性能有更好的分析和评测。

平时我们常用 time() 函数，但是返回的是秒数，对于某段代码的内部性能分析，到秒的精度是不够的。于是要用 microtime 函数。而 microtime 函数可以返回两种形式，一是字符串的形式，一是浮点数的形式。不过需要注意的是，在缺省的情况下，返回的精度只有4位小数。为了获得更高的精确度，我们需要配置 precision。

如下是 microtime 的使用结果。

    $start= microtime(true);
    echo $start."
";
    $end = microtime(true);
    echo $end."
";
    echo ($end-$start)."
";

输出为：

    bash-3.2# phptime.php

    1441360050.3286
    1441360050.3292
    0.00053000450134277

而在代码前面加上一行：

        ini_set("precision", 16);

输出为：

    bash-3.2# phptime.php

    1441360210.932628
    1441360210.932831
    0.0002031326293945312

除了 microtime 内部统计之外， 还可以使用 getrusage 来取得用户态的事长。在实际的操作中，也常用 time 命令来计算整个程序的运行时长，通过多次运行或者修改代码后运行，得到不同的时间长度以得到效率上的区别。 具体用法是：time phptime.php ，则在程序运行完成之后，不管是否正常结束退出，都会有相关的统计。

    bash-3.2# time phptime.php

    1441360373.150756
    1441360373.150959
    0.0002031326293945312

    real    0m0.186s
    user    0m0.072s
    sys     0m0.077s

因为本文所讨论的性能问题，往往分析上百万次调用之后的差距与趋势，为了避免代码中存在一些时间统计代码，后面我们使用 time 命令居多。

分析内存使用的函数有两个：memory_ get_ usage、memory_ get_ peak_usage，前者可以获得程序在调用的时间点，即当前所使用的内存，后者可以获得到目前为止高峰时期所使用的内存。所使用的内存以字节为单位。

    $base_memory= memory_get_usage();
    echo "Hello,world!
";
    $end_memory= memory_get_usage();
    $peak_memory= memory_get_peak_usage();

    echo $base_memory,"	",$end_memory,"	",($end_memory-$base_memory),"	", $peak_memory,"
";

输出如下：

    bash-3.2# phphelloworld.php

    Hello,world!
    224400  224568  168     227424

可以看到，即使程序中间只输出了一句话，再加上变量存储，也消耗了168个字节的内存。

对于同一程序，不同 PHP 版本对内存的使用并不相同，甚至还差别很大。

    $baseMemory= memory_get_usage();
    class User
    {
    private $uid;
    function __construct($uid)
        {
    $this->uid= $uid;
        }
    }
    
    for($i=0;$i<100000;$i++)
    {
    $obj= new User($i);
    if ( $i% 10000 === 0 )
        {
    echo sprintf( "%6d: ", $i), memory_get_usage(), " bytes
";
        }
    }
    echo "  peak: ",memory_get_peak_usage(true), " bytes
";

在 PHP 5.2 中，内存使用如下：

    [root@localhostphpperf]# php52 memory.php


    0: 93784 bytes
    10000: 93784 bytes
    ……
    80000: 93784 bytes
    90000: 93784 bytes
    peak: 262144 bytes

PHP 5.3 中，内存使用如下

    [root@localhostphpperf]# phpmemory.php


    0: 634992 bytes
    10000: 634992 bytes
    ……
    80000: 634992 bytes
    90000: 634992 bytes
    peak: 786432 bytes

可见 PHP 5.3 在内存使用上要粗放了一些。

PHP 5.4 - 5.6 差不多，有所优化：

    [root@localhostphpperf]# php56 memory.php


    0: 224944 bytes
    10000: 224920 bytes
    ……
    80000: 224920 bytes
    90000: 224920 bytes
    peak: 262144 bytes

而 PHP 7 在少量使用时，高峰内存的使用，增大很多。

    [root@localhostphpperf]# php7 memory.php


    0: 353912 bytes
    10000: 353912 bytes
    ……
    80000: 353912 bytes
    90000: 353912 bytes
    peak: 2097152 bytes

从上面也看到，以上所使用的 PHP 都有比较好的垃圾回收机制，10万次初始化,并没有随着对象初始化的增多而增加内存的使用。PHP7 的高峰内存使用最多，达到了接近 2M。

下面再来看一个例子，在上面的代码的基础上，我们加上一行，即如下加粗的一行：

    $obj->self = $obj;

代码如下：

    $baseMemory= memory_get_usage();
    class User
    {
    private $uid;
    function __construct($uid)
        {
    $this->uid= $uid;
        }
    }
    
    for($i=0;$i<100000;$i++)
    {
    $obj= new User($i);
    $obj->self = $obj;
    if ( $i% 5000 === 0 )
        {
    echo sprintf( "%6d: ", $i), memory_get_usage(), " bytes
";
        }
    }
    echo "  peak: ",memory_get_peak_usage(true), " bytes
";

这时候再来看看内存的使用情况，中间表格主体部分为内存使用量，单位为字节。

图表如下：

PHP 5.2 并没有合适的垃圾回收机制，导致内存使用越来越多。而5.3 以后内存回收机制导致内存稳定在一个区间。而也可以看见 PHP7 内存使用最少。把 PHP 5.2 的图形去掉了之后，对比更为明显。

可见 PHP7 不仅是在算法效率上，有大幅度的提升，在大批量内存使用上也有大幅度的优化（尽管小程序的高峰内存比历史版本所用内存更多）。

在 PHP 中，内存回收是可以控制的，我们可以显式地关闭或者打开垃圾回收，一种方法是通过修改配置，zend.enable_gc=Off 就可以关掉垃圾回收。缺省情况下是 On 的。另外一种手段是通过 gc _enable()和gc _disable()函数分别打开和关闭垃圾回收。

比如在上面的例子的基础上，我们关闭垃圾回收，就可以得到如下数据表格和图表。

代码如下：

    gc_disable();
    $baseMemory= memory_get_usage();
    class User
    {
    private $uid;
    function __construct($uid)
        {
    $this->uid= $uid;
        }
    }
    
    for($i=0;$i<100000;$i++)
    {
    $obj= new User($i);
    $obj->self = $obj;
    if ( $i% 5000 === 0 )
        {
    echo sprintf( "%6d: ", $i), memory_get_usage(), " bytes
";
        }
    }
    echo "  peak: ",memory_get_peak_usage(true), " bytes
";

分别在 PHP 5.3、PHP5.4 、PHP5.5、PHP5.6 、PHP7 下运行，得到如下内存使用统计表。

图表如下，PHP7 还是内存使用效率最优的。

从上面的例子也可以看出来，尽管在第一个例子中，PHP7 的高峰内存使用数是最多的，但是当内存使用得多时，PHP7 的内存优化就体现出来了。

这里值得一提的是垃圾回收，尽管会使内存减少，但是会导致速度降低，因为垃圾回收也是需要消耗 CPU 等其他系统资源的。Composer 项目就曾经因为在计算依赖前关闭垃圾回收，带来成倍性能提升，引发广大网友关注。详见：

https://github.com/composer/composer/commit/ac676f47f7bbc619678a29deae097b6b0710b799

在常见的代码和性能分析中，出了以上三类函数之外，还常使用的有堆栈跟踪函数、输出函数，这里不再赘述。

下面我们根据小程序来验证一些常见的性能差别。

在有的建议规则中，会建议使用 echo ，而不使用 print。说 print 是函数，而 echo 是语法结构。实际上并不是如此，print 也是语法结构，类似的语法结构，还有多个，比如 list、isset、require 等。不过对于 PHP 7 以下 PHP 版本而言，两者确实有性能上的差别。如下两份代码：

    for($i=0; $i<1000000; $i++)
    {
    echo("Hello,World!");
    }
    
    for($i=0; $i<1000000; $i++)
    {
    print ("Hello,World!");
    }

在 PHP 5.3 中运行速度分别如下（各2次）：

    [root@localhostphpperf]# time php echo1.php  > /dev/null


    real    0m0.233s
    user    0m0.153s
    sys     0m0.080s
    [root@localhostphpperf]# time php echo1.php  > /dev/null


    real    0m0.234s
    user    0m0.159s
    sys     0m0.073s
    [root@localhostphpperf]# time phpecho.php> /dev/null


    real    0m0.203s
    user    0m0.130s
    sys     0m0.072s
    [root@localhostphpperf]# time phpecho.php> /dev/null


    real    0m0.203s
    user    0m0.128s
    sys     0m0.075s

在 PHP5.3 版中效率差距10%以上。而在 PHP5.4 以上的版本中，区别不大，如下是 PHP7 中的运行效率。

    [root@localhostphpperf]# time php7 echo.php> /dev/null


    real    0m0.151s
    user    0m0.088s
    sys     0m0.062s
    [root@localhostphpperf]# time php7 echo.php> /dev/null


    real    0m0.145s
    user    0m0.084s
    sys     0m0.061s

    [root@localhostphpperf]# time php7 echo1.php  > /dev/null


    real    0m0.140s
    user    0m0.075s
    sys     0m0.064s
    [root@localhostphpperf]# time php7 echo1.php  > /dev/null


    real    0m0.146s
    user    0m0.077s
    sys     0m0.069s

正如浏览器前端的一些优化准则一样，没有啥特别通用的原则，往往根据不同的情况和版本，规则也会存在不同。

在一些常规的优化规则中，会提到，建议使用 require_ once 而不是 require，现由是 require_ once 会去检测是否重复，而 require 则不需要重复检测。

在大量不同文件的包含中，require_ once 略慢于 require。但是 require_ once 的检测是一项内存中的行为，也就是说即使有数个需要加载的文件，检测也只是内存中的比较。而 require 的每次重新加载，都会从文件系统中去读取分析。因而 require_ once 会比 require 更佳。咱们也使用一个例子来看一下。

    str.php

    global$str;
    $str= "China has a large population";
    
    require.php
    for($i=0; $i<100000; $i++) {
    require "str.php";
    }
    
    require_once.php
    for($i=0; $i<100000; $i++) {
    require_once"str.php";
    }

上面的例子，在 PHP7 中，require_ once.php 的运行速度是 require.php 的30倍！在其他版本也能得到大致相同的结果。

    [root@localhostphpperf]# time php7 require.php


    real    0m1.712s
    user    0m1.126s
    sys     0m0.569s
    [root@localhostphpperf]# time php7 require.php


    real    0m1.640s
    user    0m1.113s
    sys     0m0.515s
    [root@localhostphpperf]# time php7 require_once.php


    real    0m0.066s
    user    0m0.063s
    sys     0m0.003s
    [root@localhostphpperf]# time php7 require_once.php
  

    real    0m0.057s
    user    0m0.052s
    sys     0m0.004s

从上可以看到，如果存在大量的重复加载的话，require_ once 明显优于 require，因为重复的文件不再有 IO 操作。即使不是大量重复的加载，也建议使用 require_ once，因为在一个程序中，一般不会存在数以千百计的文件包含，100次内存比较的速度差距，一个文件包含就相当了。

单引号，还是双引号，是一个问题。一般的建议是能使用单引号的地方，就不要使用双引号，因为字符串中的单引号，不会引起解析，从而效率更高。那来看一下实际的差别。

    classUser
    {
    private $uid;
    private $username;
    private $age;
    
    function  __construct($uid, $username,$age){
    $this->uid= $uid;
    $this->username = $username;
    $this->age = $age;
        }
    function getUserInfo()
        {
    return "UID:".$this->uid." UserName:".$this->username." Age:".$this->age;
        }
    function getUserInfoSingle()
        {
    return "UID:".$this->uid." UserName:".$this->username." Age".$this->age;
        }
    
    function getUserInfoOnce()
        {
    return "UID:{$this->uid}UserName:{$this->username} Age:{$this->age}";
        }
    
    function getUserInfoSingle2()
        {
    return "UID:{$this->uid} UserName:{$this->username} Age:{$this->age}";
        }
    }
    
    for($i=0; $i<1000000;$i++) {
    $user = new User($i, "name".$i, $i%100);
    $user->getUserInfoSingle();
    }

在上面的 User 类中，有四个不同的方法,完成一样的功能，就是拼接信息返回，看看这四个不同的方法的区别。

第一个、getUserInfo ，使用双引号和属性相拼接

    [root@localhostphpperf]# time php7 string.php


    real    0m0.670s
    user    0m0.665s
    sys     0m0.002s
    [root@localhostphpperf]# time php7 string.php


    real    0m0.692s
    user    0m0.689s
    sys     0m0.002s
    [root@localhostphpperf]# time php7 string.php


    real    0m0.683s
    user    0m0.672s
    sys     0m0.004s

第二个、getUserInfoSingle ，使用单引号和属性相拼接

    [root@localhostphpperf]# time php7 string.php

    real    0m0.686s
    user    0m0.683s
    sys     0m0.001s
    [root@localhostphpperf]# time php7 string.php

    real    0m0.671s
    user    0m0.666s
    sys     0m0.003s
    [root@localhostphpperf]# time php7 string.php
 
    real    0m0.669s
    user    0m0.666s
    sys      0m0.002s

可见在拼接中，单双引号并无明显差别。

第三个、getUserInfoOnce，不再使用句号.连接，而是直接引入在字符串中解析。

    [root@localhostphpperf]# time php7 string.php

    real    0m0.564s
    user    0m0.556s
    sys     0m0.006s
    [root@localhostphpperf]# time php7 string.php

    real    0m0.592s
    user    0m0.587s
    sys     0m0.004s
    [root@localhostphpperf]# time php7 string.php

    real    0m0.563s
    user    0m0.559s
    sys     0m0.003s

从上面可见，速度提高了0.06s-0.10s，有10%-20%的效率提升。可见连缀效率更低一些。

第四个、getUserInfoSingle2 虽然没有达到我们真正想要的效果，功能是不正确的，但是在字符串中，不再需要解析变量和获取变量值，所以效率确实有大幅度提升。

    [root@localhostphpperf]# time php7 string.php

    real    0m0.379s
    user    0m0.375s
    sys     0m0.003s
    [root@localhostphpperf]# time php7 string.php

    real    0m0.399s
    user    0m0.394s
    sys     0m0.003s
    [root@localhostphpperf]# time php7 string.php

    real    0m0.377s
    user    0m0.371s
    sys     0m0.004s

效率确实有了大的提升，快了50%。

那么这个快，是由于不需要变量引用解析带来的，还是只要加入$天然的呢？我们再试着写了一个方法。

    functiongetUserInfoSingle3()
    {
    return "UID:{$this->uid} UserName:{$this->username} Age:{$this->age}";
    }

得到如下运行时间：

    [root@localhostphpperf]# time php7 string.php

    real    0m0.385s
    user    0m0.381s
    sys     0m0.002s
    [root@localhostphpperf]# time php7 string.php

    real    0m0.382s
    user    0m0.380s
    sys     0m0.002s
    [root@localhostphpperf]# time php7 string.php

    real    0m0.386s
    user    0m0.380s
    sys     0m0.004s

发现转义后的字符串，效率跟单引号是一致的，从这里也可以看见，单引号还是双引号包含，如果不存在需要解析的变量，几乎没有差别。如果有需要解析的变量，你也不能光用单引号，要么使用单引号和连缀，要么使用内部插值，所以在这条规则上，不用太过纠结。

在 PHP 中，有多种错误消息，错误消息的开启是否会带来性能上的影响呢？从直觉觉得，由于错误消息，本身会涉及到 IO 输出，无论是输出到终端或者 error_log，都是如此，所以肯定会影响性能。我们来看看这个影响有多大。

    error_reporting(E_ERROR);
    for($i=0; $i<1000000;$i++) {
    $str= "通常，$PHP中的垃圾回收机制，仅仅在循环回收算法确实运行时会有时间消耗上的增加。但是在平常的(更小的)脚本中应根本就没有性能影响。
    然而，在平常脚本中有循环回收机制运行的情况下，内存的节省将允许更多这种脚本同时运行在你的服务器上。因为总共使用的内存没达到上限。";
    }

在上面的代码中，我们涉及到一个不存在的变量，所以会报出 Notice 错误:

Notice: Undefined variable: PHP 中的垃圾回收机制，仅仅在循环回收算法确实运行时会有时间消耗上的增加。但是在平常的 in xxxx/string2.php on line 10

如果把 E_ ERROR 改成 E_ ALL 就能看到大量的上述错误输出。

我们先执行 E_ ERROR 版，这个时候没有任何错误日志输出。得到如下数据：

    [root@localhostphpperf]# time php7 string2.php 

    real    0m0.442s
    user    0m0.434s
    sys     0m0.005s
    [root@localhostphpperf]# time php7 string2.php 

    real    0m0.487s
    user    0m0.484s
    sys     0m0.002s
    [root@localhostphpperf]# time php7 string2.php 

    real    0m0.476s
    user    0m0.471s
    sys     0m0.003s

再执行 E_ ALL 版，有大量的错误日志输出，我们把输出重定向到/dev/null

    [root@localhostphpperf]# time php7 string2.php  > /dev/null

    real    0m0.928s
    user    0m0.873s
    sys     0m0.051s
    [root@localhostphpperf]# time php7 string2.php  > /dev/null

    real    0m0.984s
    user    0m0.917s
    sys     0m0.064s
    [root@localhostphpperf]# time php7 string2.php  > /dev/null

    real    0m0.945s
    user    0m0.887s
    sys     0m0.056s

可见慢了将近一倍。

如上可见，即使输出没有正式写入文件，错误级别打开的影响也是巨大的。在线上我们应该将错误级别调到 E_ ERROR 这个级别，同时将错误写入 error_ log，既减少了不必要的错误信息输出，又避免泄漏路径等信息，造成安全隐患。

在字符串操作中，有一条常见的规则，即是能使用普通字符串操作方法替代的，就不要使用正则表达式来处理，用 C 语言操作 PCRE 做过正则表达式处理的童鞋应该清楚，需要先 compile，再 exec，也就是说是一个相对复杂的过程。现在就比较一下两者的差别。

对于简单的分隔，我们可以使用 explode 来实现，也可以使用正则表达式，比如下面的例子：

    ini_set("precision", 16);
    function microtime_ex()
    {
    list($usec, $sec) = explode(" ", microtime());
    return $sec+$usec;
    }
    
    for($i=0; $i<1000000; $i++) {
    microtime_ex();
    }

耗时在0.93-1S之间。

    [root@localhostphpperf]# time php7 pregstring.php

    real    0m0.941s
     user    0m0.931s
    sys     0m0.007s
     [root@localhostphpperf]# time php7 pregstring.php

    real    0m0.986s
    user    0m0.980s
    sys     0m0.004s
    [root@localhostphpperf]# time php7 pregstring.php

    real    0m1.004s
    user    0m0.998s
    sys     0m0.003s

我们再将分隔语句替换成：

    list($usec, $sec) = preg_split("#s#", microtime());

得到如下数据，慢了近10-20%。

    [root@localhostphpperf]# time php7 pregstring1.php 

    real    0m1.195s
    user    0m1.182s
    sys     0m0.004s
    [root@localhostphpperf]# time php7 pregstring1.php 
 
    real    0m1.222s
    user    0m1.217s
    sys     0m0.003s
    [root@localhostphpperf]# time php7 pregstring1.php 

    real    0m1.101s
    user    0m1.091s
    sys     0m0.005s

再将语句替换成：

    list($usec, $sec) = preg_split("#s+#", microtime());

即匹配一到多个空格，并没有太多的影响。除了分隔外，查找我们也来看一个例子。

第一段代码：

    $str= "China has a Large population";
    for($i=0; $i<1000000; $i++) {
    if(preg_match("#l#i", $str))
        {
        }
    }

第二段代码：

    $str= "China has a large population";
    for($i=0; $i<1000000; $i++) {
    if(stripos($str, "l")!==false)
        {
        }
    }

这两段代码达到的效果相同，都是查找字符串中有无 l 或者 L 字符。

在 PHP 7 下运行效果如下：

    [root@localhostphpperf]# time php7 pregstring2.php 

    real    0m0.172s
    user    0m0.167s
    sys     0m0.003s
    [root@localhostphpperf]# time php7 pregstring2.php 

    real    0m0.199s
    user    0m0.196s
    sys     0m0.002s
    [root@localhostphpperf]# time php7 pregstring3.php 

    real    0m0.185s
    user    0m0.182s
    sys     0m0.003s
    [root@localhostphpperf]# time php7 pregstring3.php 
 
    real    0m0.184s
    user    0m0.181s
    sys     0m0.003s

两者区别不大。再看看在 PHP5.6 中的表现。

    [root@localhostphpperf]# time php56 pregstring2.php 

    real    0m0.470s
    user    0m0.456s
    sys     0m0.004s
    [root@localhostphpperf]# time php56 pregstring2.php 

    real    0m0.506s
    user    0m0.500s
    sys     0m0.005s
    [root@localhostphpperf]# time php56 pregstring3.php 

    real    0m0.348s
    user    0m0.342s
    sys     0m0.004s
    [root@localhostphpperf]# time php56 pregstring3.php 

    real    0m0.376s
    user    0m0.364s
    sys     0m0.003s

可见在 PHP 5.6 中表现还是非常明显的，使用正则表达式慢了20%。PHP7 难道是对已使用过的正则表达式做了缓存？我们调整一下代码如下：

    $str= "China has a Large population";
    
    for($i=0; $i<1000000; $i++) {
    $pattern = "#".chr(ord("a")+$i%26)."#i";
    if($ret = preg_match($pattern, $str)!==false)
        {
        }
   }

这是一个动态编译的 pattern。

    $str= "China has a large population";
    
    for($i=0; $i<1000000; $i++) {
    $pattern = "".chr(ord("a")+$i%26)."";
    if($ret = stripos($str, $pattern)!==false)
        {
        }
    }

在 PHP7 中，得到了如下结果：

    [root@localhostphpperf]# time php7 pregstring2.php 

    real    0m0.351s
    user    0m0.346s
    sys     0m0.004s
    [root@localhostphpperf]# time php7 pregstring2.php 

    real    0m0.359s
    user    0m0.352s
    sys     0m0.004s
    [root@localhostphpperf]# time php7 pregstring3.php 

    real    0m0.375s
    user    0m0.369s
    sys     0m0.003s
    [root@localhostphpperf]# time php7 pregstring3.php 

    real    0m0.370s
    user    0m0.365s
    sys     0m0.005s

可见两者并不明显。而在 PHP 5.6 中，同样的代码：

    [root@localhostphpperf]# time php56 pregstring2.php 

    real    0m1.022s
    user    0m1.015s
    sys     0m0.005s
    [root@localhostphpperf]# time php56 pregstring2.php 
 
    real    0m1.049s
    user    0m1.041s
    sys     0m0.005s
    [root@localhostphpperf]# time php56 pregstring3.php 
 
    real    0m0.923s
    user    0m0.821s
    sys     0m0.002s
    [root@localhostphpperf]# time php56 pregstring3.php 
  
    real    0m0.838s
    user    0m0.831s
    sys     0m0.004s

在 PHP 5.6 中，stripos 版明显要快于正则表达式版，由上两例可见，PHP7对正则表达式的优化还是相当惊人的。其次也建议，能用普通字符串操作的地方，可以避免使用正则表达式。因为在其他版本中，这个规则还是适用的。某 zend 大牛官方的分享给出如下数据：

stripos(‘http://’, $website) 速度是preg_match(‘/http:///i’, $website) 的两倍

ctype_alnum()速度是preg_match(‘/^s*$/’)的5倍;

“if ($test == (int)$test)” 比 preg_match(‘/^d*$/’)快5倍

可以相见，正则表达式是相对低效的。

在数组元素的查找中，有一个关键的注意点就是数组值和键的查找速度，差异非常大。了解过 PHP 扩展开发的朋友，应该清楚，数组在底层其实是 Hash 表。所以键是以快速定位的，而值却未必。下面来看例子。

首先们构造一个数组：

    $a= array();
    for($i=0;$i<100000;$i++){
    $a[$i] = $i;
    }

在这个数组中，我们测试查找值和查找键的效率差别。

第一种方法用 array_ search，第二种用 array_ key_ exists，第三种用 isset 语法结构。
代码分别如下：

    //查找值
    foreach($a as $i)
    {
    array_search($i, $a);
    }
    //查找键
    foreach($a as $i)
    {
    array_key_exists($i, $a);
    }
    //判定键是否存在
    foreach($a as $i)
    {
    if(isset($a[$i]));
    }

运行结果如下：

    [root@localhostphpperf]# time php7 array.php

    real    0m9.026s
    user    0m8.965s
    sys     0m0.007s
    [root@localhostphpperf]# time php7 array.php

    real    0m9.063s
    user    0m8.965s
    sys     0m0.005s
    [root@localhostphpperf]# time php7 array1.php 
 
    real    0m0.018s
    user    0m0.016s
    sys     0m0.001s
    [root@localhostphpperf]# time php7 array1.php 

    real    0m0.021s
    user    0m0.015s
    sys     0m0.004s
    [root@localhostphpperf]# time php7 array2.php 

    real    0m0.020s
    user    0m0.014s
    sys     0m0.006s
    [root@localhostphpperf]# time php7 array2.php 

    real    0m0.016s
    user    0m0.009s
    sys     0m0.006s

由上例子可见，键值查找的速度比值查找的速度有百倍以上的效率差别。因而如果能用键值定位的地方，尽量用键值定位，而不是值查找。

在 PHP 中，数组就是字典，字典可以存储属性和属性值，而且无论是键还是值，都不要求数据类型统一，所以对象数据存储，既能用对象数据结构的属性存储数据，也能使用数组的元素存储数据。那么两者有何差别呢？

使用对象：

    classUser
    {
    public $uid;
    public $username;
    public $age;
    function getUserInfo()
        {
    return "UID:".$this->uid." UserName:".$this->username." Age:".$this->age;
        }
    }
    
    for($i=0; $i<1000000;$i++) {
    $user = new User();
    $user->uid= $i;
    $user->age = $i%100;
    $user->username="User".$i;
    $user->getUserInfo();
    }

使用数组：

    functiongetUserInfo($user)
    {
    return "UID:".$user["uid"]." UserName:".$user["username"]." Age:".$user["age"];
    }
    
    for($i=0; $i<1000000;$i++) {
    $user = array("uid"=>$i,"age" =>$i%100,"username"=>"User".$i);
    getUserInfo($user);
    }

我们分别在 PHP5.3、PHP 5.6 和 PHP 7 中运行这两段代码。

    [root@localhostphpperf]# time phpobject.php

    real    0m2.144s
    user    0m2.119s
    sys     0m0.009s
    [root@localhostphpperf]# time phpobject.php

    real    0m2.106s
    user    0m2.089s
    sys     0m0.013s
    [root@localhostphpperf]# time php object1.php 

    real    0m1.421s
    user    0m1.402s
    sys     0m0.016s
    [root@localhostphpperf]# time php object1.php 
 
    real    0m1.431s
    user    0m1.410s
    sys     0m0.012s

在 PHP 5.3 中，数组版比对象版快了近30%。

    [root@localhostphpperf]# time php56 object.php

    real    0m1.323s
    user    0m1.319s
    sys     0m0.002s
    [root@localhostphpperf]# time php56 object.php

    real    0m1.414s
    user    0m1.400s
    sys     0m0.006s
    [root@localhostphpperf]# time php56 object1.php 

    real    0m1.356s
    user    0m1.352s
    sys     0m0.002s
    [root@localhostphpperf]# time php56 object1.php 

    real    0m1.364s
    user    0m1.349s
    sys     0m0.006s
    [root@localhostphpperf]# time php7 object.php

    real    0m0.642s
    user    0m0.638s
    sys     0m0.003s
    [root@localhostphpperf]# time php7 object.php

    real    0m0.606s
    user    0m0.602s
    sys     0m0.003s
    [root@localhostphpperf]# time php7 object1.php 
    
    real    0m0.615s
    user    0m0.613s
    sys     0m0.000s
    [root@localhostphpperf]# time php7 object1.php 
 
    real    0m0.615s
    user    0m0.611s
    sys     0m0.003s

到了 PHP 5.6 和 PHP7 中，两个版本基本没有差别，而在 PHP7 中的速度是 PHP5.6 中的2倍。在新的版本中，差别已几乎没有，那么为了清楚起见我们当然应该声明类，实例化类来存储对象数据。

从 Java 转过来学习 PHP 的朋友，在对象声明时，可能习惯使用 getter 和 setter，那么，在 PHP 中，使用 getter 和 setter 是否会带来性能上的损失呢？同样，先上例子。

无 setter版：

    classUser
    {
    public $uid;
    public $username;
    public $age;
    function getUserInfo()
        {
    return "UID:".$this->uid." UserName:".$this->username." Age:".$this->age;
        }
    }
    
    for($i=0; $i<1000000;$i++) {
    $user = new User();
    $user->uid= $i;
    $user->age = $i%100;
    $user->username="User".$i;
    $user->getUserInfo();
    }

有 setter版：

    classUser
    {
    public $uid;
    private $username;
    public $age;
    function setUserName($name)
        {
    $this->username = $name;
        }
    function getUserInfo()
        {
    return "UID:".$this->uid." UserName:".$this->username." Age:".$this->age;
        }
    }
    
    for($i=0; $i<1000000;$i++) {
    $user = new User();
    $user->uid= $i;
    $user->age = $i%100;
    $user->setUserName("User".$i);
    $user->getUserInfo();
    }

这里只增加了一个 setter。运行结果如下：

    [root@localhostphpperf]# time php7 object.php

    real    0m0.607s
    user     0m0.602s
    sys     0m0.004s
    [root@localhostphpperf]# time php7 object.php
 
    real    0m0.598s
     user    0m0.596s
    sys     0m0.000s
    [root@localhostphpperf]# time php7 object2.php 

    real    0m0.673s
    user    0m0.669s
    sys     0m0.003s
    [root@localhostphpperf]# time php7 object2.php 

    real    0m0.668s
    user    0m0.664s
    sys     0m0.004s

从上面可以看到，增加了一个 setter，带来了近10%的效率损失。可见这个性能损失是相当大的，在 PHP 中，我们没有必要再来做 setter 和 getter了。需要引用的属性，直接使用即可。

PHP 本身支持属性可以在使用时增加，也就是不声明属性，可以在运行时添加属性。那么问题来了，事先声明属性与事后增加属性，是否会有性能上的差别。这里也举一个例子探讨一下。

事先声明了属性的代码就是2.8节中，无 setter 的代码，不再重复。而无属性声明的代码如下：

    classUser
    { 
    function getUserInfo()
        {
    return "UID:".$this->uid." UserName:".$this->username." Age:".$this->age;
        }
    }
    
    for($i=0; $i<1000000;$i++) {
    $user = new User();
    $user->uid= $i;
    $user->age = $i%100;
    $user->username="User".$i;
    $user->getUserInfo();
    }

两段代码，运行结果如下：

    [root@localhostphpperf]# time php7 object.php

    real    0m0.608s
    user    0m0.604s
    sys     0m0.003s
    [root@localhostphpperf]# time php7 object.php

    real    0m0.615s
    user    0m0.605s
    sys     0m0.003s
    [root@localhostphpperf]# time php7 object3.php 


     real    0m0.733s
    user    0m0.728s
    sys     0m0.004s
    [root@localhostphpperf]# time php7 object3.php 


    real    0m0.727s
    user    0m0.720s
    sys     0m0.004s

从上面的运行可以看到，无属性声明的代码慢了20%。可以推断出来的就是对于对象的属性，如果事先知道的话，我们还是事先声明的好，这一方面是效率问题，另一方面，也有助于提高代码的可读性呢。

在图片处理操作中，一个非常常见的操作是将图片缩放成小图。缩放成小图的办法有多种，有使用 API 的，有使用命令行的。在 PHP 中，有 imagick 和 gmagick 两个扩展可供操作，而命令行则一般使用 convert 命令来处理。我们这里来讨论使用 imagick 扩展中的 API 处理图片的效率差别。

先上代码：

    function imagick_resize($filename, $outname)
    {
    $thumbnail = new Imagick($filename);
    $thumbnail->resizeImage(200, 200, imagick::FILTER_LANCZOS, 1);
    $thumbnail->writeImage($outname);
    unset($thumbnail);
    }
    
    function imagick_scale($filename, $outname)
    {
    $thumbnail = new Imagick($filename);
    $thumbnail->scaleImage(200, 200);
    $thumbnail->writeImage($outname);
    unset($thumbnail);
    }
    
    
    function convert($func)
    {
    $cmd= "find /var/data/ppt |grep jpg";
    $start = microtime(true);
    exec($cmd, $files);
    $index = 0;
    foreach($files as $key =>$filename)
        {
    $outname= " /tmp/$func"."_"."$key.jpg";
    $func($filename, $outname);
    $index++;
        }
    $end = microtime(true);
    echo "$func $index files: " . ($end- $start) . "s
";
    }
    
    convert("imagick_resize");
    convert("imagick_scale");

在上面的代码中，我们分别使用了 resizeImage 和 scaleImage 来进行图片的压缩，压缩的是常见的 1-3M 之间的数码相机图片，得到如下运行结果：

    [root@localhostphpperf]# php55 imagick.php


    imagick_ resize 169 files: 5.0612308979034s
    imagick_ scale 169 files: 3.1105840206146s

    [root@localhostphpperf]# php55 imagick.php


    imagick_ resize 169 files: 4.4953861236572s
    imagick_ scale 169 files: 3.1514940261841s

    [root@localhostphpperf]# php55 imagick.php


    imagick_ resize 169 files: 4.5400381088257s
    imagick_ scale 169 files: 3.2625908851624s

169张图片压缩，使用 resizeImage 压缩，速度在4.5S以上，而使用 scaleImage 则在 3.2S 左右，快了将近50%，压缩的效果，用肉眼看不出明显区别。当然 resizeImage 的控制能力更强，不过对于批量处理而言，使用 scaleImage 是更好的选择，尤其对头像压缩这种频繁大量的操作。本节只是例举了图片压缩 API 作为例子，也正像 explode 和 preg_ split 一样，在 PHP 中，完成同样一件事情，往往有多种手法。建议采用效率高的做法。

以上就是关于 PHP 开发的10个方面的对比，这些点涉及到 PHP 语法、写法以及 API 的使用。有些策略随着 PHP 的发展，有的已经不再适用，有些策略则会一直有用。

有童鞋也许会说，在现实的开发应用中，上面的某些观点和解决策略，有点「然并卵」。为什么这么说呢？因为在一个程序的性能瓶颈中，最为核心的瓶颈，往往并不在 PHP 语言本身。即使是跟 PHP 代码中暴露出来的性能瓶颈，也常在外部资源和程序的不良写法导致的瓶颈上。于是为了做好性能分析，我们需要向 PHP 的上下游戏延伸，比如延伸到后端的服务上去，比如延伸到前端的优化规则。在这两块，都有了相当多的积累和分析，雅虎也据此提出了多达35条前端优化规则，这些同 PHP 本身的性能分析构成了一个整体，就是降低用户的访问延时。

所以前面两部分所述的性能分析，只是有助于大家了解 PHP 开发本身，写出更好的 PHP 程序，为你成为一个资深的 PHP 程序员打下基础，对于实际生产中程序的效率提升，往往帮助也不是特别显著，因为大家也看到，在文章的实例中，很多操作往往是百万次才能看出明显的性能差别。在现实的页面中，每一个请求很快执行完成，对这些基础代码的调用，往往不会有这么多次调用。不过了解这些，总是好的。

那么，对于一个程序而言，其他的性能瓶颈可能存在哪里？我们将深入探讨。所以在本系列的下两篇，我们将探讨 PHP 程序的外围效源的效率问题和前端效率问题，敬请期待。

PHP 性能分析与实验——性能的宏观分析

本文系 |c51143676ca57db0bcf4c7cc254287ca26| 工程师编译整理。想阅读更多技术文章，请访问 OneAPM 官方博客。