深入解析PHP类方法的执行原理与性能对比分析

百度工程师谈PHP函数的实现原理及性能分析

类方法

类方法的执行原理与用户函数相同，也是翻译成操作码顺序调用。类的实现是由zend使用一个数据结构zend_class_entry来实现的，该结构存储了与类相关的一些基本信息。编译 PHP 时会处理此条目。

在zend_function的common中，有一个名为scope的成员，它指向当前方法对应的类的zend_class_entry。关于PHP中面向对象的实现，这里就不做更详细的介绍了。以后我会专门写一篇文章来详细介绍PHP中面向对象的实现原理。就函数而言，方法的实现原理与函数完全相同，其性能在理论上也类似。稍后我们会进行详细的性能对比。

性能对比

函数名称长度对性能的影响

》》测试方法比较名称长度为1、2、4、8、16的函数，测试比较它们每秒可以执行的次数，以确定函数名称长度对性能的影响。

》》测试结果如下图

》》结果分析

从图中可以看出，函数名的长度对性能还是有一定影响的。长度为 1 的函数和长度为 16 的空函数调用的性能差异为 1 倍。通过分析源码不难找到原因。上面提到，当一个函数被调用时，zend首先会在一个全局的function_table（一个哈希表）中通过函数名查询相关信息。不可避免地，名称越长，查询所需的时间就越长。因此，在实际编写程序时，建议多次调用的函数名称不要太长。

虽然函数名的长度对性能有一定的影响，但是具体是多大呢？这个问题还是要根据实际情况来考虑。如果一个功能本身比较复杂，对于整体性能不会有太大的影响。一种建议是，对于调用次数较多、功能相对简单的函数，给予简洁明了的名称。

函数数量对性能的影响

》》测试方法

在以下三种环境下进行函数调用测试并分析结果： 1. 程序仅包含 1 个函数 2. 程序包含 100 个函数 3. 程序包含 1000 个函数。测试这三种情况下每秒可以调用的函数数量

》》测试结果如下图

》》结果分析

从测试结果可以看出，这三种情况下的性能几乎是一样的。当函数数量增加时，性能下降很小，可以忽略不计。从实现原理分析，几种实现方式唯一的区别就是功能获取部分。前面说过，所有函数都放在一个哈希表中，不同数字下查找效率应该还是接近O(1)的，所以性能差异并不大。

不同类型函数调用的成本

》》测试方法

选择用户函数、类方法、静态方法和内置函数之一。函数本身不做任何事情，直接返回。主要测试空函数调用的消耗。测试结果是每秒执行的次数。为了消除测试过程中的其他影响，所有函数名称的长度相同。

》》测试结果如下图

》》结果分析

从测试结果可以看出，对于用户自己编写的PHP函数，无论是什么类型，效率都相差无几，都在280w/s左右。正如我们所料，即使是空调，内置功能的效率也高得多，达到了780w/s，是前者的三倍。可以看到，内置函数调用的开销还是比用户函数低很多。从前面的原理分析可以看出，主要差距在于调用用户函数时初始化符号表、接收参数等操作。

内置函数和用户函数的性能对比

》》测试方法

为了比较内置函数和用户函数的性能，这里我们选取几个常用的函数，然后使用PHP函数来实现相同的功能来比较性能。测试过程中，我们从字符串、数学、数组中分别选取了一个典型的进行比较。这些函数是字符串截取（substr）、十进制到二进制转换（decbin）、最小值（min）和返回。数组 (array_keys) 中的所有键。

》》测试结果如下图

》》结果分析

从测试结果可以看出，正如我们预期的那样，内置功能的整体性能远高于普通用户功能。尤其是涉及字符串操作的函数，差距达到1个数量级。因此，使用函数的一个原则是，如果某个函数有对应的内置函数，就尽量使用它，而不是自己编写PHP函数。对于一些涉及大量字符串操作的函数，为了提高性能，可以考虑使用扩展。例如常见的富文本过滤等。

与C函数性能比较

》》测试方法

我们选择了三个函数分别用于字符串操作和算术操作进行比较，并且PHP是使用扩展来实现的。这三个函数分别是简单的一次性算术运算、字符串比较和多重算术运算。除了两类功能外，我们还将测试去除空调开销功能后的性能。一方面，我们比较了两个函数（C和PHP内置）的性能差异，另一方面，我们验证了空调函数的消耗测试点：执行100,000次操作的时间消耗

》》测试结果如下图

》》结果分析

除去php函数空调的影响后，内置函数和C函数的开销差别很小。随着功能越来越复杂，双方的性能趋于一致。从前面的功能实现分析中可以很容易地证明这一点。毕竟内置函数都是用C实现的，函数越复杂，C和PHP的性能差距就越小。与C相比，PHP函数调用的开销要高很多，而且简单函数的性能还是有一定影响的。因此，PHP中的函数不应该嵌套和封装得太深。

伪函数及其性能

在PHP中，有一些函数是标准函数用法，但底层实现与真正的函数调用完全不同。这些功能不属于上述三个功能中的任何一个。它们的本质是单个操作码，这里称为伪函数或指令函数。

如上所述，伪函数的使用方式与标准函数一样，并且看起来具有相同的特征。但当它们最终执行时，会被zend反射成相应的指令（操作码）进行调用，因此它们的实现更接近于if、for、算术运算等操作。

》》php中的伪函数

伊塞特

空的

未设置

评估

从上面的介绍可以看出，由于伪函数是直接翻译成指令执行的，因此与普通函数相比，少了一份函数调用带来的开销，因此性能会更好。我们通过下面的测试来进行对比。 Array_key_exists和isset都可以判断数组中是否存在某个key。我们来看看他们的表现吧。

从图中可以看出，与array_key_exists相比，isset性能要高很多，基本上是前者的4倍左右，甚至与空函数调用相比，其性能也高出1倍左右。这也证明PHP函数调用的开销还是比较大的。