深入理解PHP之isset和array_key_exists对比

Jenny_Tong 发布于2019-07-01 10:47 / 3624人阅读

摘要：从这个函数最后一行可以看出，最终执行的还是根据不同的用法会使用不同的处理此处以为例。如下总结效率高于之后有左右的提升有将近的提升。

1、概述

经常使用isset判断变量或数组中的键是否存在, 但是数组中可以使用array_key_exists这个函数, 那么这两个谁最优呢?

官方文档对两者的定义

-	分类	描述	文档
isset	语言构造器	检测变量是否已设置并且非 NULL	http://php.net/manual/zh/function.isset.php
array_key_exists	函数	检查数组里是否有指定的键名或索引	http://php.net/manual/zh/function.array-key-exists.php

isset() 对于数组中为 NULL 的值不会返回 TRUE，而 array_key_exists() 会。
array_key_exists() 仅仅搜索第一维的键。 多维数组里嵌套的键不会被搜索到。
要检查对象是否有某个属性，应该去用 property_exists()。

2、测试 2.1 测试环境

OS	PHP	PHPUnit
MacOS 10.13.6	PHP 7.2.7 (cli)	PHPUnit 6.5.7

2.2 单元测试

class issetTest extends PHPUnitFrameworkTestCase
{
    /**
     * @dataProvider dataArr
     */
    public function testName($arr)
    {
        $this->assertTrue(isset($arr["name"]));
        $this->assertFalse(isset($arr["age"]));
        $this->assertTrue(isset($arr["sex"]));
        $this->assertTrue(array_key_exists("name", $arr));
        $this->assertTrue(array_key_exists("age", $arr));
        $this->assertTrue(array_key_exists("sex", $arr));
        $this->assertFalse(empty($arr["name"]));
        $this->assertTrue(empty($arr["age"]));
        $this->assertTrue(empty($arr["sex"]));
    }

    public function dataArr()
    {
        return [
            [
                ["name" => 123, "age" => null, "sex" => 0]
            ]
        ];
    }
}

/*
PHPUnit 6.5.7 by Sebastian Bergmann and contributors.

.                                                                   1 / 1 (100%)

Time: 113 ms, Memory: 8.00MB

OK (1 test, 9 assertions)
*/

2.3 性能-执行时间

如上, php cli环境下, 执行10000000次, 测试代码和执行时间如下:

 123,
    "age" => null
];

$max = 10000000;

testFunc($arr, "name", $max);
testFunc($arr, "age", $max);

function testFunc($arr, $key, $max = 1000)
{
    echo "`$arr["", $key, ""]` | - | -", PHP_EOL;

    $startTime = microtime(true);
    for ($i = 0; $i <= $max; $i++) {
        isset($arr[$key]);
    }
    echo "^ | isset |  ", microtime(true) - $startTime, PHP_EOL;

    $startTime = microtime(true);
    for ($i = 0; $i <= $max; $i++) {
        array_key_exists($key, $arr);
    }
    echo "^ | array_key_exists | ", microtime(true) - $startTime, PHP_EOL;

    $startTime = microtime(true);
    for ($i = 0; $i <= $max; $i++) {
        isset($arr[$key]) || array_key_exists($key, $arr);
    }
    echo "^ | isset or array_key_exists | ", microtime(true) - $startTime, PHP_EOL;
}

PHP 5.6
-|函数|执行时间(s)

$arr["name"]	-	-
^	isset	0.64719796180725
^	array_key_exists	2.5713651180267
^	isset or array_key_exists	1.1359150409698
$arr["age"]	-	-
^	isset	0.53988218307495
^	array_key_exists	2.7240340709686
^	isset or array_key_exists	2.9613540172577

PHP 7.2.4
-|函数|执行时间(s)

$arr["name"]	-	-
^	isset	0.24308800697327
^	array_key_exists	0.3645191192627
^	isset or array_key_exists	0.28933310508728
$arr["age"]	-	-
^	isset	0.23279714584351
^	array_key_exists	0.33850502967834
^	isset or array_key_exists	0.54935812950134

2.4 性能-使用VLD查看opcode

/usr/local/Cellar/php/7.2.7/bin/php -d vld.active=1 -dvld.verbosity=3 vld.php

描述	isset	array_key_exists
code	$arr = ["name" => "li"]; isset($arr["name"]);	$arr = ["name" => "li"]; array_key_exists("name", $arr);
-dvld.active=1
-dvld.verbosity=3

3、源码 3.1 isset 源码分析 Zend/zend_language_scanner.l (Scanning阶段)

Scanning阶段，程序会扫描zend_language_scanner.l文件将代码文件转换成语言片段。

"isset" {
    RETURN_TOKEN(T_ISSET);
}

可见 isset 生成对应的token为 T_ISSET

3.1.2 Zend/zend_language_parser.y (Parsing阶段)

当执行PHP源码，会先进行语法分析，isset的yacc如下：
接下来就到了Parsing阶段，这个阶段，程序将 T_ISSET 等Tokens转换成有意义的表达式，此时会做语法分析，Tokens的yacc保存在zend_language_parser.y文件中。isset的yacc如下(T_ISSET)：

internal_functions_in_yacc:
        T_ISSET "(" isset_variables ")" { $$ = $3; }
    |    T_EMPTY "(" expr ")" { $$ = zend_ast_create(ZEND_AST_EMPTY, $3); }
    |    T_INCLUDE expr
            { $$ = zend_ast_create_ex(ZEND_AST_INCLUDE_OR_EVAL, ZEND_INCLUDE, $2); }
    |    T_INCLUDE_ONCE expr
            { $$ = zend_ast_create_ex(ZEND_AST_INCLUDE_OR_EVAL, ZEND_INCLUDE_ONCE, $2); }
    |    T_EVAL "(" expr ")"
            { $$ = zend_ast_create_ex(ZEND_AST_INCLUDE_OR_EVAL, ZEND_EVAL, $3); }
    |    T_REQUIRE expr
            { $$ = zend_ast_create_ex(ZEND_AST_INCLUDE_OR_EVAL, ZEND_REQUIRE, $2); }
    |    T_REQUIRE_ONCE expr
            { $$ = zend_ast_create_ex(ZEND_AST_INCLUDE_OR_EVAL, ZEND_REQUIRE_ONCE, $2); }
;

isset_variables:
        isset_variable { $$ = $1; }
    |    isset_variables "," isset_variable
            { $$ = zend_ast_create(ZEND_AST_AND, $1, $3); }
;

isset_variable:
        expr { $$ = zend_ast_create(ZEND_AST_ISSET, $1); }
;

%%

/* Zend/zend_ast.c */
# zend_ast_export_ex
case ZEND_AST_EMPTY:
    FUNC_OP("empty");
case ZEND_AST_ISSET:
    FUNC_OP("isset");

最终执行了zend_ast_create(ZEND_AST_ISSET, $1);

我们知道, PHP7开始, 语法解析过程的产物保存于CG(AST)，接着zend引擎会把AST进一步编译为 zend_op_array ，它是编译阶段最终的产物，也是执行阶段的输入

3.1.3 Zend/zend_compile.c(将表达式编译成opcodes)

将表达式编译成opcodes，可见isset对应的opcodes为ZEND_AST_ISSET。打开zend_compile.c文件

# void zend_compile_expr(znode *result, zend_ast *ast) /* {{{ */
    
case ZEND_AST_ISSET:
case ZEND_AST_EMPTY:
    zend_compile_isset_or_empty(result, ast);
    return;

最终执行了zend_compile_isset_or_empty函数，在源码目录中查找, 可以发现，此函数也在 zend_compile.c 文件中定义。

void zend_compile_isset_or_empty(znode *result, zend_ast *ast) /* {{{ */
{
    zend_ast *var_ast = ast->child[0];

    znode var_node;
    zend_op *opline = NULL;

    ZEND_ASSERT(ast->kind == ZEND_AST_ISSET || ast->kind == ZEND_AST_EMPTY);

    if (!zend_is_variable(var_ast) || zend_is_call(var_ast)) {
        if (ast->kind == ZEND_AST_EMPTY) {
            /* empty(expr) can be transformed to !expr */
            zend_ast *not_ast = zend_ast_create_ex(ZEND_AST_UNARY_OP, ZEND_BOOL_NOT, var_ast);
            zend_compile_expr(result, not_ast);
            return;
        } else {
            zend_error_noreturn(E_COMPILE_ERROR,
                "Cannot use isset() on the result of an expression "
                "(you can use "null !== expression" instead)");
        }
    }

    switch (var_ast->kind) {
        case ZEND_AST_VAR:
            if (is_this_fetch(var_ast)) {
                opline = zend_emit_op(result, ZEND_ISSET_ISEMPTY_THIS, NULL, NULL);
            } else if (zend_try_compile_cv(&var_node, var_ast) == SUCCESS) {
                opline = zend_emit_op(result, ZEND_ISSET_ISEMPTY_VAR, &var_node, NULL);
                opline->extended_value = ZEND_FETCH_LOCAL | ZEND_QUICK_SET;
            } else {
                opline = zend_compile_simple_var_no_cv(result, var_ast, BP_VAR_IS, 0);
                opline->opcode = ZEND_ISSET_ISEMPTY_VAR;
            }
            break;
        case ZEND_AST_DIM:
            opline = zend_compile_dim_common(result, var_ast, BP_VAR_IS);
            opline->opcode = ZEND_ISSET_ISEMPTY_DIM_OBJ;
            break;
        case ZEND_AST_PROP:
            opline = zend_compile_prop_common(result, var_ast, BP_VAR_IS);
            opline->opcode = ZEND_ISSET_ISEMPTY_PROP_OBJ;
            break;
        case ZEND_AST_STATIC_PROP:
            opline = zend_compile_static_prop_common(result, var_ast, BP_VAR_IS, 0);
            opline->opcode = ZEND_ISSET_ISEMPTY_STATIC_PROP;
            break;
        EMPTY_SWITCH_DEFAULT_CASE()
    }

    result->op_type = opline->result_type = IS_TMP_VAR;
    opline->extended_value |= ast->kind == ZEND_AST_ISSET ? ZEND_ISSET : ZEND_ISEMPTY;
}
/* }}} */

从这个函数最后一行可以看出，最终执行的还是ZEND_ISSET, 根据不同的用法会使用不同的opcode处理, 此处以ZEND_ISSET_ISEMPTY_DIM_OBJ为例。

3.1.4 Zend/zend_vm_execute.h (执行opcodes)

opcode 对应处理函数的命名规律：

ZEND_[opcode]_SPEC_(变量类型1)_(变量类型2)_HANDLER

变量类型1和变量类型2是可选的，如果同时存在，那就是左值和右值，归纳有下几类： VAR TMP CV UNUSED CONST 这样可以根据相关的执行场景来判定。

zend_vm_execute.h: ZEND_ISSET_ISEMPTY_DIM_OBJ_SPEC_CONST_CONST_HANDLER,
zend_vm_execute.h: ZEND_ISSET_ISEMPTY_DIM_OBJ_SPEC_CONST_TMPVAR_HANDLER,
zend_vm_execute.h: ZEND_ISSET_ISEMPTY_DIM_OBJ_SPEC_CONST_CV_HANDLER,
zend_vm_execute.h: ZEND_ISSET_ISEMPTY_DIM_OBJ_SPEC_TMPVAR_CONST_HANDLER,
zend_vm_execute.h: ZEND_ISSET_ISEMPTY_DIM_OBJ_SPEC_TMPVAR_TMPVAR_HANDLER,
zend_vm_execute.h: ZEND_ISSET_ISEMPTY_DIM_OBJ_SPEC_TMPVAR_CV_HANDLER,
zend_vm_execute.h: ZEND_ISSET_ISEMPTY_DIM_OBJ_SPEC_TMPVAR_CONST_HANDLER,
zend_vm_execute.h: ZEND_ISSET_ISEMPTY_DIM_OBJ_SPEC_TMPVAR_TMPVAR_HANDLER,
zend_vm_execute.h: ZEND_ISSET_ISEMPTY_DIM_OBJ_SPEC_TMPVAR_CV_HANDLER,
zend_vm_execute.h: ZEND_ISSET_ISEMPTY_DIM_OBJ_SPEC_CV_CONST_HANDLER,
zend_vm_execute.h: ZEND_ISSET_ISEMPTY_DIM_OBJ_SPEC_CV_TMPVAR_HANDLER,
zend_vm_execute.h: ZEND_ISSET_ISEMPTY_DIM_OBJ_SPEC_CV_CV_HANDLER,

我们看下 ZEND_ISSET_ISEMPTY_DIM_OBJ_SPEC_CV_CV_HANDLER 这个处理函数

if (opline->extended_value & ZEND_ISSET) {
    /* > IS_NULL means not IS_UNDEF and not IS_NULL */
    result = value != NULL && Z_TYPE_P(value) > IS_NULL &&
        (!Z_ISREF_P(value) || Z_TYPE_P(Z_REFVAL_P(value)) != IS_NULL);
} else /* if (opline->extended_value & ZEND_ISEMPTY) */ {
    result = (value == NULL || !i_zend_is_true(value));
}

上面的 if ... else 就是判断是isset，还是empty，然后做不同处理，Z_TYPE_P, i_zend_is_true 不同判断。

可见，isset的最终实现是通过 Z_TYPE_P 获取变量类型，然后再进行判断的。

函数的完整定义请查看Zend/zend_vm_execute.h，以下是 i_zend_is_true 和 Z_TYPE_P的定义：

Zend/zend_operators.h 中的i_zend_is_true()

Zend/zend_types.h 中的 Z_TYPE_P()

3.2 array_key_exists 源码分析 3.2.1 ext/standard/array.c (数组扩展中实现)

array_key_exists是php内置函数，通过扩展方式实现的。打开php源码，ext/standard/目录下

// ➜  standard git:(master) ✗ grep -r "PHP_FUNCTION(array_key_exists)" *

array.c: PHP_FUNCTION(array_key_exists)
php_array.h: PHP_FUNCTION(array_key_exists);

具体实现如下：

/* {{{ proto bool array_key_exists(mixed key, array search)
   Checks if the given key or index exists in the array */
PHP_FUNCTION(array_key_exists)
{
    zval *key;                    /* key to check for */
    HashTable *array;            /* array to check in */

#ifndef FAST_ZPP
    if (zend_parse_parameters(ZEND_NUM_ARGS(), "zH", &key, &array) == FAILURE) {
        return;
    }
#else
    ZEND_PARSE_PARAMETERS_START(2, 2)
        Z_PARAM_ZVAL(key)
        Z_PARAM_ARRAY_OR_OBJECT_HT(array)
    ZEND_PARSE_PARAMETERS_END();
#endif

    switch (Z_TYPE_P(key)) {
        case IS_STRING:
            if (zend_symtable_exists_ind(array, Z_STR_P(key))) {
                RETURN_TRUE;
            }
            RETURN_FALSE;
        case IS_LONG:
            if (zend_hash_index_exists(array, Z_LVAL_P(key))) {
                RETURN_TRUE;
            }
            RETURN_FALSE;
        case IS_NULL:
            if (zend_hash_exists_ind(array, ZSTR_EMPTY_ALLOC())) {
                RETURN_TRUE;
            }
            RETURN_FALSE;

        default:
            php_error_docref(NULL, E_WARNING, "The first argument should be either a string or an integer");
            RETURN_FALSE;
    }
}
/* }}} */

可以看到, 是通过 Z_TYPE_P 宏获取变量类型, 通过 zend_hash 相关函数判断 key 是否存在。以key为字符串为例，在Zend/zend_hash.h追踪具体实现：

3.2.2 Zend/zend_hash.h

ZEND_API zval* ZEND_FASTCALL zend_hash_find(const HashTable *ht, zend_string *key);

...

static zend_always_inline int zend_symtable_exists_ind(HashTable *ht, zend_string *key)
{
    zend_ulong idx;

    if (ZEND_HANDLE_NUMERIC(key, idx)) {
        return zend_hash_index_exists(ht, idx);
    } else {
        return zend_hash_exists_ind(ht, key);
    }
}

static zend_always_inline int zend_hash_exists_ind(const HashTable *ht, zend_string *key)
{
    zval *zv;

    zv = zend_hash_find(ht, key);
    return zv && (Z_TYPE_P(zv) != IS_INDIRECT ||
            Z_TYPE_P(Z_INDIRECT_P(zv)) != IS_UNDEF);
}

再次先通过函数ZEND_HANDLE_NUMERIC对key做判断，看这个字符串是不是数字类型的, 当key为数字时执行 zend_hash_index_exists, 实现如下:

3.2.3 Zend/zend_hash.c

3.2.3.1 zend_hash_index_exists()

/**
 * 这里有一个宏HASH_FLAG_PACKED，为真就代表当前数组的key都是系统生成的，也就是说是按从0到1，2，3等等按序排列的，所以判读键为key的是否存在，直接检查arData数组中第idx个元素是否有定义就行了，这里不涉及什么hash查找，冲突解决等一系列问题。
 *  
 * 但如果HASH_FLAG_PACKED为假，那么肯定就需要先计算idx的hash值，找到key为idx的数据应该在arData的第几位才行。这就要通过函数zend_hash_index_find_bucket了。
 */
ZEND_API zend_bool ZEND_FASTCALL zend_hash_index_exists(const HashTable *ht, zend_ulong h)
{
    Bucket *p;

    IS_CONSISTENT(ht);

    if (ht->u.flags & HASH_FLAG_PACKED) {
        if (h < ht->nNumUsed) {
            if (Z_TYPE(ht->arData[h].val) != IS_UNDEF) {
                return 1;
            }
        }
        return 0;
    }

    p = zend_hash_index_find_bucket(ht, h);
    return p ? 1 : 0;
}

3.2.3.2 zend_hash_find()

在Zend/zend_hash.c中有zend_hash_find()的实现, code如下:

/*++-- zend_hash_find --++*/
/* Returns the hash table data if found and NULL if not. */
ZEND_API zval* ZEND_FASTCALL zend_hash_find(const HashTable *ht, zend_string *key)
{
    Bucket *p;

    IS_CONSISTENT(ht);

    p = zend_hash_find_bucket(ht, key);
    return p ? &p->val : NULL;
}

3.2.3.3 zend_hash_index_find_bucket()

static zend_always_inline Bucket *zend_hash_index_find_bucket(const HashTable *ht, zend_ulong h)
{
    uint32_t nIndex;
    uint32_t idx;
    Bucket *p, *arData;

    arData = ht->arData;
    nIndex = h | ht->nTableMask;
    idx = HT_HASH_EX(arData, nIndex);
    while (idx != HT_INVALID_IDX) {
        ZEND_ASSERT(idx < HT_IDX_TO_HASH(ht->nTableSize));
        p = HT_HASH_TO_BUCKET_EX(arData, idx);
        if (p->h == h && !p->key) {
            return p;
        }
        idx = Z_NEXT(p->val);
    }
    return NULL;
}

3.2.3.4 zend_hash_find_bucket()

static zend_always_inline Bucket *zend_hash_find_bucket(const HashTable *ht, zend_string *key)
{
    zend_ulong h;
    uint32_t nIndex;
    uint32_t idx;
    Bucket *p, *arData;

    h = zend_string_hash_val(key);
    arData = ht->arData;
    nIndex = h | ht->nTableMask;
    idx = HT_HASH_EX(arData, nIndex);
    while (EXPECTED(idx != HT_INVALID_IDX)) {
        p = HT_HASH_TO_BUCKET_EX(arData, idx);
        if (EXPECTED(p->key == key)) { /* check for the same interned string */
            return p;
        } else if (EXPECTED(p->h == h) &&
             EXPECTED(p->key) &&
             EXPECTED(ZSTR_LEN(p->key) == ZSTR_LEN(key)) &&
             EXPECTED(memcmp(ZSTR_VAL(p->key), ZSTR_VAL(key), ZSTR_LEN(key)) == 0)) {
            return p;
        }
        idx = Z_NEXT(p->val);
    }
    return NULL;
}

这里需要明白一点，数字的哈希值就等于他本身，所以才有不计算h的哈希值，就执行h | ht->nTableMask。

然后处理一下冲突，最后得出key为idx的数据是否存在于数组中。

如果idx确确实实是字符串，那么思路更简单一点，最后通过zen_hash_find_bucket来判断是否存在，与上面zend_hash_index_find_bucket不同的是，函数中要先计算字符串key的哈希值，然后再执行h | ht->nTableMask。

如下,

    zend_symtable_exists_ind -->ZEND_HANDLE_NUMERIC{ZEND_HANDLE_NUMERIC}
    ZEND_HANDLE_NUMERIC --> zend_hash_index_exists
    ZEND_HANDLE_NUMERIC --> zend_hash_exists_ind
    zend_hash_index_exists-->zend_hash_index_find_bucket
    zend_hash_exists_ind-->zend_hash_find
    zend_hash_find-->zend_hash_find_bucket

4、总结

isset效率高于array_key_exists, PHP7之后有30%左右的提升, php5.6有将近70%的提升。

isset是语法结构, array_key_exists是函数, 调用开销要小。

isset通过 Z_TYPE_P 获取变量类型，然后再进行判断实现的; array_key_exists则是通过hash查找来实现的。

对于数组，isset的性能要高于array_key_exists 所以，如果数组比较大，我们应该用如下方法保证性能和准确性 isset or array_key_exists。

5、扩展阅读

PHP源码

PHP7内核剖析

升级 php7 后 isset 不太对了

[[PHP源码阅读]empty和isset函数](http://www.hoohack.me/2016/05...

深入理解PHP内核

PHP安装与使用VLD查看opcode代码

array_key_exists官方文档

isset官方文档

云服务器 GPU云服务器深入理解webrtc之aec 深入理解系列深入理解linux 深入理解webrtc

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Joyven 2019-08-06 13:23 评论0 收藏0
laravel5.2和redis_cluster配置

摘要：纲要中集群的应用对集群模式的底层实现中集群的应用这部分我想分享下中集群的配置官网也有集群的配置讲解但是版还是有点不足只是说了将配置项设为，但光这样一个选项不能代表，一个新手直接可用集群这部分还包括客户端的事，所以后面我也会分享下关于的源码分纲要： laravel中redis集群的应用 predis对redis集群模式的底层实现 laravel中redis集群的应用这部分我想分享...

JerryC 2019-06-27 16:42 评论0 收藏0
十个 PHP 开发者最容易犯的错误

摘要：这种行为比最初出现的问题更为棘手，同时也是一种常见的错误源。这意味着这个数组的一份拷贝将会被返回，因此被调函数与调用者所访问的数组并不是同样的数组实例。 showImg(https://segmentfault.com/img/bV7reP?w=620&h=620); PHP 语言让 WEB 端程序设计变得简单，这也是它能流行起来的原因。但也是因为它的简单，PHP 也慢慢发展成一个相对...

fireflow 2019-06-28 18:39 评论0 收藏0