深入PHP异步执行的详解

什么是异步执行

异步执行是指某一段代码可以在原有代码流程中独立运行，不影响其他代码的执行流程，可以提高程序的性能和效率。

PHP异步执行的方式

异步执行方式一：多进程

多进程可以通过pcntl、posix等扩展进行实现。使用这种方式需要注意以下几点：

1. 需要在操作系统级别创建新的进程，这会占用一定的系统资源。
2. 子进程需要向父进程发送进程状态，需要用到进程通信方式。
3. 在多进程方式中，并不是所有代码都可以异步执行。

例如以下代码：

for ($i = 0; $i < 10; $i++) {
    $pid = pcntl_fork();
    if ($pid == -1) {
        die('could not fork');
    } else if ($pid) {
        // parent process
        // do something
    } else {
        // child process
        // do something
        exit(0);
    }
}

该代码创建了10个子进程来处理任务。优点是能够将任务隔离，如果一个子进程崩溃，其他子进程不会受到影响，但缺点是需要占用较多系统资源，而且由于大量的系统调用会导致性能瓶颈。

异步执行方式二：多线程

多线程方式也可以通过PHP的扩展实现，例如pthread。使用多线程方式需要注意以下几点：

1. PHP自身并不支持多线程，需要使用扩展。
2. 线程之间需要使用线程锁、信号量、互斥量等机制，来避免多个线程之间的竞争。
3. 子线程需要向主线程发送状态，需要使用线程队列。

例如以下代码：

$pool = new Pool(4);
for ($i = 0; $i < 10; $i++) {
    $pool->submit(new MyTask());
}

class MyTask extends Threaded
{
    public function run()
    {
        // do something
    }
}

该代码创建了一个线程池，用于处理任务。优点是在同一个进程内，各个线程可以共享内存，比多进程方式更节省资源，但缺点是需要使用线程锁、信号量、互斥量等机制，而且线程资源的分配也需要合理控制。

异步执行方式三：协程

PHP 5.5版本之后，通过yield和Generator实现了协程，使用协程方式只需要将原有同步代码改造成协程模式即可。使用协程方式需要注意以下几点：

1. 协程需要支持异步编程，需要在代码中添加协程语法。
2. 协程需要使用事件循环机制，例如ReactPHP、Swoole等来运行。

例如以下代码：

function test()
{
    yield 1;
    yield 2;
    yield 3;
}

foreach (test() as $key => $value) {
    echo "$key => $value \n";
}

该代码使用协程方式执行test()函数，输出结果为：

0 => 1 
1 => 2 
2 => 3 

示例一：使用协程方式实现异步I/O

下面我们通过一个简单的示例来了解协程方式实现异步I/O的方法。

$loop = React\EventLoop\Factory::create();
$dnsResolverFactory = new React\Dns\Resolver\Factory();
$dnsResolver = $dnsResolverFactory->createCached('8.8.8.8', $loop);

$httpClient = new React\HttpClient\Client($loop);

$httpClient->request('GET', 'https://www.baidu.com/')
    ->then(function (Psr\Http\Message\ResponseInterface $response) {
        echo $response->getBody();
    });

$loop->run();

该代码通过ReactPHP中的React\HttpClient实现异步I/O操作，利用协程方式实现异步执行。首先创建一个事件循环实例$loop，然后创建DNS解析器实例$dnsResolver，再创建HTTP客户端实例$httpClient，最后调用$httpClient的request方法进行异步HTTP请求操作，请求完成后回调函数中输出结果。最终通过$loop->run()方法来启动事件循环，开始异步执行。

示例二：使用Swoole实现异步执行

下面我们通过一个简单的示例来了解使用Swoole实现异步执行的方法。

$server = new Swoole\Server('127.0.0.1', 9501, SWOOLE_PROCESS, SWOOLE_SOCK_TCP);
$server->set(['worker_num' => 4]);

$server->on('connect', function (Swoole\Server $server, $fd) {
    echo "Client {$fd} connected\n";
});

$server->on('receive', function (Swoole\Server $server, $fd, $reactor_id, $data) {
    $server->send($fd, "Server received: {$data}");
});

$server->on('close', function (Swoole\Server $server, $fd) {
    echo "Client {$fd} closed\n";
});

$server->start();

该代码创建了一个Swoole Server，监听IP和端口为127.0.0.1:9501，同时设置工作进程数量为4。定义了三个回调函数分别处理客户端连接事件、接收数据事件和客户端关闭事件，并通过$server->start()方法启动服务。在异步执行的过程中，程序不会被阻塞，也不必等待事件完成就可以继续执行下一步操作。

总结

异步执行是提高程序性能和效率的重要方式之一，PHP异步执行方式比较多，可以根据实际应用场景选择适合自己的方式。在使用异步执行的过程中，需要考虑到代码结构的改变、事件监听、回调函数的使用等问题，才能发挥异步执行的最大优势。